DE60107642T2

DE60107642T2 - Faser zur Kompensierung der chromatischen Dispersion einer Monomode-Faser im S-Band

Info

Publication number: DE60107642T2
Application number: DE60107642T
Authority: DE
Inventors: Ludovic Fleury; Florent Beaumont; Pierre Sillard; Louis-Anne De Montmorillon; Maxime Gorlier; Pascale Nouchi
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: FR2815419A1; FR2815419B1; US6591050B2; EP1202087A3; CN1205492C; DK1202087T3; ATE284544T1; DE60107642D1; JP3999957B2; EP1202087B1; US20020067903A1; EP1202087A2; JP2002182055A; CN1349112A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Übertragungen durch Lichtleitfasern und insbesondere die Kompensierung der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion bei Systemen zur Übertragung mit Lichtleitfasern.
Für Lichtleitfasern wird im Allgemeinen das Indexprofil in Abhängigkeit vom Verlauf des Graphen der Funktion gekennzeichnet, die dem Radius der Faser den Brechungsindex zuordnet. Herkömmlicherweise wird auf den Abszissen der Abstand r von der Mitte der Faser und auf den Ordinaten die Differenz zwischen dem Brechungsindex und dem Brechungsindex des Mantels der Faser dargestellt. Man spricht so von einem "stufenförmigen", "trapezförmigen" oder "dreiecksförmigen" Indexprofil für Graphen, die die jeweilige Stufen-, Trapez- oder Dreiecksform aufweisen. Diese Kurven stellen im Allgemeinen das theoretische Profil oder die Einstellgröße der Faser dar, wobei die Randbedingungen der Herstellung der Faser zu einem wesentlich anderen Profil führen können.
Bei den neuen Übertragungsnetzen mit hohen Datenraten, die in der Wellenlänge gemultiplext sind, ist es insbesondere für Datenraten von mehr als oder gleich 10 Gbit/s vorteilhaft, die chromatische Dispersion zu führen; das Ziel ist es, für alle Wellenlängenwerte des Multiplex eine kumulierte chromatische Dispersion von im Wesentlichen Null auf der Verbindung zu erhalten, um die Verbreiterung der Impulse zu begrenzen. Auf der Gesamtheit eines Übertragungssystems ist ein kumulierter Wert von einigen Hundert ps/nm für die Dispersion annehmbar. Es ist auch vorteilhaft, in der Nachbarschaft der im System verwendeten Wellenlängen die Werte Null für die chromatische Dispersion zu vermeiden, für welche die nichtlinearen Effekte bedeutender sind. Schließlich ist es auch vorteilhaft, die Steigung der chromatischen Dispersion im Bereich des Multiplex zu begrenzen, um Verzerrungen unter den Kanälen des Multiplex zu vermeiden oder zu begrenzen. Dieses Problem der Kompensierung der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion ist für Übertragungssysteme mit sehr hoher Datenrate – typischerweise für Übertragungssysteme mit Multiplexierung der Wellenlänge mit einer Datenrate von 40 Gbit/s je Kanal oder darüber – besonders akut. Das Problem ist umso mehr akut als die Bandbreite zunimmt und Werte von mehr als oder gleich 30 nm, ja sogar 35 nm, erreicht.
Als Leitungsfaser für die Systeme für Übertragungen mit Lichtleitfasern werden herkömmlicherweise Stufenindexfasern verwendet; diese Fasern werden häufig Monomodefaser oder SMF (aus dem englischen "single mode fiber") genannt. Die Anmelderin vermarktet so unter der Bezeichnung ASMF 200 eine Monomodefaser mit Indexsprung, die eine Wellenlänge λ₀ der Aufhebung der chromatischen Dispersion zwischen 1300 und 1320 nm und eine chromatische Dispersion von 3,5 ps/(nm·km) in einem Bereich von 1285–1330 nm und von 18 ps/nm·km bei 1550 nm aufweist. Die Steigung der chromatischen Dispersion beträgt bei 1550 nm in der Größenordnung von 0,06 ps/(nm²·km). Bei den bekannten Übertragungssystemen wird diese Faser für die Übertragung von Signalen mit Wellenlängen in der Nähe von 1550 nm (C-Band) verwendet.
Um in diesem Band die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion in den Fasern SMF oder den Fasern NZ-DSF (Akronym für das englische "non-zero dispersion shifted fibers", Fasern mit ungleich Null verschobenern Dispersions-Nulldurchgang), die als Leitungsfasern verwendet werden, zu kompensieren, ist es bekannt, geringe Längen an Faser zur Kompensierung der Dispersion oder DCF (in englischer Sprache: Dispersion Compensating Fiber) zu verwenden. Diese Faser weist eine chromatische Dispersion und eine Steigung der chromatischen Dispersion mit einem Vorzeichen auf, das zu demjenigen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion der Leitungsfaser entgegengesetzt ist. Ein Beispiel im Fall einer SMF-Leitungsfaser ist in L. Grüner-Nielsen u.a., Large volume Manufacturing of dispersion compensating fibers, OFC '98 Technical Digest TuD5 gegeben.
EP-A-0 935 146 schlägt Fasern zur Kompensierung der Dispersion vor, die dafür ausgelegt sind, die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion von SMF-Fasern im Wellenlängenbereich um 1550 nm zu kompensieren. Um diese Wellenlänge herum weisen diese Fasern ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion auf, das in der Nähe des Verhältnisses zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion der Leitungsfaser liegt. Diese Druckschrift schlägt verschiedene Faserprofile vor; 3 zeigt eine Faser, die ein rechteckförmiges Indexprofil mit einem tiefliegenden Einschnitt bzw. einer tiefliegenden Schneise (nachfolgend tiefliegender Einschnitt genannt) und einem Ring aufweist.
Im Vergleich zu dieser Druckschrift, beabsichtigt die Erfindung, das neue Problem der Kompensierung der chromatischen Dispersion für die SMF-Fasern im S-Band zu lösen; S-Band wird hier das Band genannt, das sich zwischen 1450 und 1500 nm oder zwischen 1460 und 1490 nm oder um 1475 nm herum erstreckt. Dieses Band weist mit der Erhöhung der Anzahl von Kanälen der terrestrischen Übertragungssysteme mit Wellenlängenmultiplexierung zunehmende Bedeutung auf. Die Erfindung schlägt eine an Übertragungen mit hoher Datenrate angepasste Lösung auf den bedeutenden Bandbreiten in den bestehenden Übertragungssystemen vor.
Genauer schlägt die Erfindung eine Glasfaser mit einer Einzelmode bei 1475 nm, die für diese Wellenlänge eine chromatische Dispersion unter –40 ps/(nm·km), ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion unter 250 nm und eine effektive Fläche größer oder gleich 14μm² aufweist.
Vorteilhafterweise weist die Faser bei 1450 nm eine effektive Fläche größer 13 μm² auf. Sie kann auch bei 1475 nm eine chromatische Dispersion größer oder gleich –150 ps/(nm·km) aufweisen.
In einer Ausführungsform weist die Faser bei 1475 nm eine chromatische Dispersion kleiner oder gleich –60 ps/(nm·km) auf. Die Faser kann noch für eine Wellenlänge von 1475 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion zwischen 170 und 230 nm aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Faser durch ein Aufwickeln von 100 Faserwindungen mit einem Radius von 30 mm für eine Wellenlänge von 1500 nm Krümmungsverluste unter 10^–3 dB auf. Sie kann bei einer Wellenlänge von 1500 nm für eine Faserschleife mit einem Radius von 10 mm Krümmungsverluste unter 100 dB/m aufweisen.
Vorzugsweise weist die Faser für eine Wellenlänge 1475 nm eine Dämpfung unter 1,2 dB/km auf. In noch einer Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge 1475 nm einen Modendurchmesser größer 4 μm auf. Sie kann auch für eine Wellenlänge von 1475 nm eine Sensibilität für Mikrokrümmungen unter 1, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5, aufweisen.
Es ist auch vorteilhaft, dass die Faser eine theoretische Grenzwellenlänge über 1100 nm und unter 1800 nm, vorzugsweise 1700 nm, ja sogar 1600 nm aufweist.
Was das Profil anbelangt, weist die Faser ein rechteckförmiges Indexprofil mit einem abgesenkten Einschnitt und einem Ring oder ein trapezförmiges Indexprofil mit einem abgesenkten Einschnitt und einem Ring auf.
Die Differenz zwischen dem Index des Rechtecks oder des Rings und dem Index des Mantels liegt zwischen 16·10^–3 und 25·10^–3 und der Radius des Teils der Faser, der einen größeren Index als den des Mantels aufweist, liegt zwischen 1,3 und 2,3 μm.
Die Differenz zwischen dem Index des abgesenkten Einschnitts und dem Index des Mantels liegt zwischen –9·10^–3 und –5·10^–3, und der äußere Radius dieses Einschnitts liegt zwischen 3,7 und 6 μm.
Die Differenz zwischen dem Index des Rings und dem Index des Mantels liegt zwischen 3·10^–3 und 11·10^–3, und der äußere Radius dieses Rings liegt zwischen 6,6 und 8,3 μm.
Vorzugsweise liegt das Doppelte des Integrals des Produktes aus Radius und Index zwischen einem Radius Null und dem äußeren Radius des zentralen Teils der Faser, der einen größeren Index als der Mantel aufweist, zwischen 30·10^–3 und 60·10^–3 μm².
Es kann auch vorgesehen werden, dass das Produkt aus dem Quadrat des äußeren Radius des abgesenkten Einschnitts und dem Index des abgesenkten Einschnitts zwischen – 300·10^–3 und –110·10^–3 μm² liegt.
Es ist noch möglich, dass das Produkt aus der Dicke des Rings und dem Index des Rings zwischen 7·10^–3 und 14,5·10^–3 μm liegt.
Die Erfindung schlägt noch ein Übertragungssystem vor, dessen Leitungsfaser eine Monomodefaser mit Indexsprung, deren Dispersion im S-Band kompensiert ist, gemäß den Ansprüchen 1 bis 14 umfasst. Es ist vorteilhaft, dass die kumulierte chromatische Dispersion für jeden Kanal zwischen 1460 und 1490 nm auf 100 km Übertragung einen Absolutwert im Mittel unter 100 ps/nm hat.
Die Leitungsfaser kann aus einer Monomodefaser mit Indexsprung oder auch einer Monomodefaser mit Indexsprung und einer Faser zur Kompensierung der Dispersion bestehen. Die weiter oben vorgeschlagene Faser wird in einem solchen Übertragungssystem als Faser zur Kompensierung der Dispersion verwendet.
Die Erfindung schlägt schließlich ein Modul zur Kompensierung der Dispersion vor, das einen Verstärker und einen Abschnitt einer solchen Faser umfasst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigen sich beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben sind, welche zeigen:
1 und 2 schematische Darstellungen von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
3 und 4 Profilbeispiele für erfindungsgemäße Fasern.
Die Erfindung schlägt eine Faser zur Kompensierung der chromatischen Dispersion vor, die dafür ausgelegt ist, die chromatische Dispersion einer Monomodefaser mit Indexsprung im S-Band zu kompensieren; die Faser ist bei 1475 nm monomodal. Sie weist um 1475 nm herum eine chromatische Dispersion unter –40 ps/(nm·km), eine Steigung der chromatischen Dispersion unter –0,16 ps/(nm²·km) und um denselben Wellenlängenwert herum eine effektive Fläche größer oder gleich 14 μm² auf. Es kann auch vorgesehen werden, dass das Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion um diese Wellenlänge von 1475 nm herum einen Wert unter 250 nm aufweist; dieses stellt für jeden Kanal zwischen 1450 nm und 1500 nm auf einer Übertragung von 100 km einen Absolutwert für die kumulierte Dispersion im Mittel unter 70 ps/nm sicher, wenn die Faser als Faser zur Kompensierung für eine SMF-Faser verwendet wird.
Die Faser der Erfindung gestattet, die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion für Übertragungssystem im S-Band zu kompensieren, die als Leitungsfaser die herkömmliche Monomodefaser mit Indexsprung verwenden. Wie weiter oben angegeben, weist die SMF-Faser typischerweise um 1550 nm herum eine chromatische Dispersion von 15 bis 20 ps/(nm·km) und eine Steigung der chromatischen Dispersion um 0,06 ps/(nm²·km) auf. Im S-Band, für eine Wellenlänge von 1475 nm, weist die SMF-Faser eine chromatische Dispersion in der Nähe von 13 ps/(nm·km) und eine Steigung der chromatischen Dispersion in der Größenordnung von 0,064 ps/(nm²·km) auf. Das Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion liegt in der Nähe von 200 nm. Für diese Wellenlänge ist die Kompensierungsfaser aus dem Stand der Technik – beispielsweise diejenige aus EP-A-0 935 146 – nicht für die Kompensierung der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion ausgelegt; typischerweise ist das Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion in dieser Faser aus dem Stand der Technik größer als 250, ja sogar 300 nm. Selbst wenn dieses Faser zur Kompensierung der Dispersion im S-Band für Übertragungssysteme mit einer SMF-Leitungsfaser verwendet würde, könnte sie nur eine teilweise Kompensierung der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion sicherstellen. Beispielsweise würde für ein Verhältnis von 300 nm der Absolutwert der kumulierten Dispersion auf einer Übertragung von 100 km für Kanäle, die auf 1450 bis 1500 nm zentriert sind, 100 ps/nm übersteigen.
Die Erfindung betrifft auch die Systeme zur Übertragung mit Lichtleitfasern, deren Leitungsfaser eine SMF-Faser umfasst, d.h. eine Faser, die bei 1550 nm eine chromatische Dispersion zwischen 15 und 20 ps/(nm·km) und eine Steigung der chromatischen Dispersion zwischen 0,055 und 0,060 ps/(nm²·km) aufweist. Eine solche Leitungsfaser kann auch durch ihre Werte der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion um 1475 nm herum gekennzeichnet sein, wie weiter oben angegeben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems. In der Figur wurde ein Sender TX 1 und ein Empfänger RX 2 dargestellt. Diese beiden Elemente sind durch eine Vielzahl von Leitungsfaser-Teilstücken 4₁ bis 4_n ausgeführt. Hier versteht man unter Leitungsfaser die Faser, die sich entlang des Übertragungssystems erstreckt und deren Länge im Wesentlichen der Länge des Systems entspricht. In der Ausführungsform von 1 besteht die Leitungsfaser aus einer SMF-Faser. Zwischen den Teilstücken sind Module 5₁ bis 5_n-1 zur Kompensierung der Dispersion angeordnet. Ein Modul 5_i zur Kompensierung der Dispersion umfasst einen Verstärker 6_i , gefolgt von einem Faserabschnitt 7_i zur Kompensierung der Dispersion. In der Figur sind die Filter und weiteren Elemente ohne direkte Auswirkung auf die Funktion der Erfindung nicht eingetragen.
Das von der SMF-Faser stammende Licht wird verstärkt, durchläuft dann den Faserabschnitt zur Kompensierung der Dispersion, in der die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion kompensiert werden. Man könnte auch die jeweiligen Positionen der Faser zur Kompensierung der Dispersion und des Verstärkers im Kompensierungsmodul umkehren.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems. In der Ausführungsform von 2 wird die Faser zur Kompensation der Dispersion auch als Leitungsfaser verwendet. In der Figur findet man den Sender TX 1 und den Empfänger RX 2 wieder. Diese beiden Elemente sind durch eine Vielzahl von Teilstücken 10_i der Leitungsfaser verbunden, die durch Zwischenverstärker 11_i getrennt sind. Jeder Zwischenverstärker umfasst Verstärker, Filter und weitere an sich bekannte Elemente und wird nicht mehr ausführlich beschrieben. Jedes Teilstück 10_i der Leitungsfaser umfasst einen SMF-Faserabschnitt 12_i und einen Abschnitt 13_i der Faser zur Kompensierung der Dispersion gemäß der Erfindung.
Die Ausführungsformen von 1 und 2 bilden zwei Extreme: In der Ausführungsform der 1 ist die Leitungsfaser einzig und allein aus SMF-Faser, und die gesamte Faser zur Kompensierung der Dispersion ist in den diskreten Zwischenverstärkern vorgesehen. In diesem Fall trägt die Faser zur Kompensation der Dispersion in keiner Weise zur Länge des Übertragungssystems bei. Diese Ausführungsform ist besonders für bestehende Verbindungen aus SMF-Faser ausgelegt und kann so modifiziert werden, dass eine Übertragung im S-Band gestattet wird. Dagegen dient in der Ausführungsform der 2 die Faser zur Kompensierung der Dispersion als Leitungsfaser und die Zwischenverstärker umfassen keine Faser zur Kompensierung der Dispersion. Zwischenlösung zwischen der Lösung von 1 und derjenigen von 2 sind möglich.
In dem einen wie in dem anderen Fall sind die jeweiligen Längen L_DCF und L_F der Faser zur Kompensierung der Dispersion und der mit F bezeichneten Leitungsfaser idealerweise so gewählt, dass: LDCF X CDCF =–LF X CF (1)wobei C_DCF die chromatische Dispersion der Faser zur Kompensierung der Dispersion bei 1475 nm und CF die chromatische Dispersion der Leitungsfaser bei 1475 nm ist. Diese Beziehung stellt sicher, dass die kumulierte chromatische Dispersion in der Leitungsfaser in der Faser zur Kompensierung der Dispersion kompensiert wird. Man kann diese Einschränkung lockern und zulassen, dass die kumulierte Dispersion bei 1475 nm nach einer Übertragung von 100 km unter 10 ps/nm bleibt. Man wählt auch eine stark negative chromatische Dispersion, um eine möglichst geringe Länge der Faser zur Kompensierung verwenden zu können.
Als Beispiel kann man ein Übertragungssystem von der Art desjenigen von 1 mit Teilstücken der SMF-Leitungsfaser mit einer Länge L_SMF von 100 km und einer Faserlänge L_DCF von 10 km in den Zwischenverstärkern betrachten. Bei 1475 nm weist die SMF-Faser eine chromatische Dispersion von etwa 13 ps/(nm·km) und eine Steigung der chromatischen Dispersion von 0,064 ps/(nm2·km); die DCF-Faser ist eine Faser der Art, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, mit einer chromatischen Dispersion von –65 ps/(nm·km) und einer Steigung der chromatischen Dispersion von –0,33 ps/(nm2·km) für eine Wellenlänge von 1475 nm. In einem solchen Fall liegt bei 1475 nm die kumulierte chromatische Dispersion nahe 0 ps/nm. Für ein in Wellenlängen zwischen 1450 und 1500 nm gemultiplextes Signal liegt für die 100 km, die ein Teilstück des Übertragungssystems bilden, die kumulierte chromatische Dispersion für jeden Kanal unter 20 ps/nm. Man gelangt so dazu, die kumulierte chromatische Dispersion auf Werte unter einigen Zehn ps/nm zu begrenzen, wie weiter oben angegeben. Im Mittel wird für 100 km Übertragung auf jedem Kanal des S-Bandes, die kumulierte chromatische Dispersion auf weniger als 20 ps/nm begrenzt.
Die Kompensierung der Steigung der Dispersion gleichzeitig mit der chromatischen Dispersion hängt vom Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion in der SMF-Faser und in der Faser zur Kompensierung der Dispersion ab. Wenn R_SMF bzw. R_DCF dieses Verhältnis in der SMF-Faser und in der Faser zur Kompensierung der Dispersion bezeichnen, hat man im Idealfall bei der Wellenlänge von 1475 nm R_SMF = R_DCF was sicherstellt, dass die Steigung der chromatischen Dispersion um 1475 nm herum gut kompensiert wird, wenn die kumulierte chromatische Dispersion selbst bei 1475 nm gut kompensiert wird, bei dieser Wellenlänge unter 10 ps/nm.
Durch Beibehaltung eines Verhältnisses R_DCF unter 250 nm wird sichergestellt, dass für jeden Kanal zwischen 1460 und 1490 nm eines um die Wellenlänge von 1475 nm zentrierten Multiplex mit einer Breite von 30 nm auf 100 km Übertragung die kumulierte chromatische Dispersion unter 50 ps/nm bleibt. Bei Vergrößerung des Verwendungsbereichs, zwischen 1450 und 1500 nm, bleibt der Absolutwert der kumulierten Dispersion unter 70 ps/nm – wobei dieser Höchstwert für ein Verhältnis R_DCF von 250 nm erreicht wird.
Für ein Verhältnis R_DCF über 250 nm erhöht sich der Absolutwert der kumulierten chromatischen Dispersion im Mittel für die Gesamtheit der Kanäle eines um die Wellenlänge von 1475 nm zentrierten Mulitplex. Die Erfindung schlägt folglich vor, dass die Faser ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion aufweist, das unter 250 nm bleibt, um für eine gegebene Übertragungslänge den Absolutwert der mittleren kumulierten chromatischen Dispersion zwischen 1450 und 1500 nm zu minimieren.
Es werden nun die Merkmale der Faser zur Kompensierung der Dispersion der Erfindung beschrieben, bevor eine Ausführungsform gegeben wird. Die Faser weist für eine Wellenlänge von 1475 nm eine negative chromatische Dispersion und eine negative Steigung der chromatischen Dispersion auf, um die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion der SMF-Faser kompensieren zu können. Die chromatische Dispersion liegt unter –40 ps/(nm·km), beispielsweise zwischen –150 und –40 ps/(nm·km). Sie weist eine Steigung der chromatischen Dispersion zwischen –0,5 ps/(nm²·km) und –0,16 ps/(nm²·km) auf. Alternativ kann vorgesehen werden, dass das Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion in der Nähe von 200 nm liegt, was sehr nahe bei dem Wert des Verhältnisses zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion der SMF-Faser liegt. Bei 1475 nm ist es vorteilhaft, dass dieses Verhältnis zwischen 170 und 230 nm liegt. Außerdem ist die Faser bei 1475 nm monomodal.
Wie weiter oben angegeben ist es vorteilhaft, dass die Faser geringe Krümmungsverluste aufweist. Diese Krümmungsverluste werden in an sich bekannter Weise geschätzt, indem die durch Aufwickeln der Faser erzeugten Verluste gemessen werden. Man kann beispielsweise 100 Windungen der Faser um eine Hülse mit 30 mm Radius wickeln und die durch Aufwickeln bewirkten Verluste messen; man kann auch einfach eine Faserschleife um eine Hülse mit 10 mm Radius bilden und die linearen Verluste messen. In dem einen wie dem anderen Fall sind die Krümmungsverluste eine wachsende Funktion der Wellenlänge und das Verhalten der Faser bei 1475 nm ist immer besser als das Verhalten der Faser bei 1500 nm; es genügt somit, die Eigenschaften der Faser um 1500 nm herum zu bestimmen, um eine gute Funktion im S-Band zu gewährleisten. Erfindungsgemäß weist die Faser vorzugsweise bei 1500 nm für 100 Faserwindungen, die auf einen Radius von 30 mm gewickelt sind, Krümmungsverluste auf, die unter 10^–3 dB liegen. Diese Grenze bei den Krümmungsverlusten stellt sicher, dass die Faser zur Kompensierung der Dispersion in einem Zwischenverstärker aufgewickelt werden kann, wie in der Ausführungsform der 1, oder unterstützt das Einfügen in Kabel, wie in der Ausführungsform von 2. Man könnte außerdem vorschreiben, dass die in einer Faserschleife mit 10 mm Radius gemessenen Krümmungsverluste bei 1500 nm unter 100 dB/m liegen.
Es ist vorteilhaft, dass die Faser auch eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist:

– bei 1475 nm eine chromatische Dispersion unter –60 ps/(nm·km);
– eine auf 2 m gemessene Grenzwellenlänge unter 1450 nm;
– eine effektive Grenzwellenlänge im Kabel unter 1300 nm;
– eine theoretische Grenzwellenlänge über 1100 nm und unter 1800 nm, ja sogar 1700 nm oder 1600 nm;
– eine effektive Fläche über 14 μm², vorzugsweise bei 1450 nm über 13 μm²;
– eine Sensibilität für Mikrokrümmungen unter 1 oder vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5;
– für eine Wellenlänge über 1450 nm einen Modendurchmesser über 4 μm.

Der vorgeschlagene Wert der chromatischen Dispersion gestattet, die Länge der in dem System verwendeten Faser zur Kompensierung der Dispersion zu begrenzen. Durch Erhöhen der theoretischen Grenzwellenlänge über 1100 nm können bessere Kompromisse für die Ausbreitungseigenschaften gefunden werden. Mit einer theoretischen Grenzwellenlänge unter 1600 nm wird sichergestellt, dass die Faser im S-Band für die meisten Indexprofile immer monomodal ist. Für eine theoretische Grenzwellenlänge über 1600 nm ist es möglich, dass für einige Profile die Faser im S-Band nicht mehr monomodal ist. Mit einer effektiven Grenzwellenlänge gemäß der Norm UIT-T G650 unter 1450 nm, ist die monomodale Funktion der Faser zur Kompensierung im S-Band sichergestellt. Der Wert der effektiven Fläche begrenzt die nichtlinearen Effekte, die mit großer Leistung des Signals, das sich in der Faser zur Kompensierung ausbreitet, insbesondere in der Ausführungsform von 1 eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems auftreten können Ein Wert der effektiven Fläche über 14 μm² bei 1475 nm gestattet, die nichtlinearen Effekte im gesamten S-Band zu begrenzen. Die Sensibilität der Faser für Mikrokrümmungen wird relativ durch im Vergleich mit der Faser abgeschätzt, die von der Anmelderin unter der Bezeichnung ASMF 200 vermarktet wird; man kann das an sich bekannte Verfahren des Zusammendrückens der Faser zwischen zwei Gittern anwenden.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Indexprofils der Einstellgröße einer erfindungsgemäßen Faser; in dieser Ausführungsform ist das Indexprofil ein Indexprofil vom Rechtecktyp mit einem tiefliegenden Einschnitt und einem Ring, das ausgehend vom Zentrum der Faser aufweist:

– einen zentralen Teil mit einem im Wesentlichen konstanten Index größer oder gleich dem Index des Mantels;
– einen ringförmigen Teil mit einem Index kleiner oder gleich dem Index des Mantels; wobei das Ganze ein Indexprofil bildet, das "rechteckförmig mit einem tiefliegenden oder abgesenkten Einschnitt" genannt wird.

Um den tiefliegenden Einschnitt herum weist die Faser von 3 einen Ring auf, d.h. einen Teil mit einem Index größer als dem Index des Mantels, daher der Qualifikator rechteckförmiges Profil mit einem tiefliegenden Einschnitt und einem Ring.
Die Werte der Indices und der Radien sind in der Ausführungsform von 3 die folgenden. Das zentrale Rechteck weist einen Radius r₁ von 1,66 μm auf und sein Index weist eine Differenz Δn₁ von 18,4·10^–3 zum Index des Mantels auf.
Der tiefliegende Einschnitt erstreckt sich zwischen den Radien r₁ und r₂ mit r₂ = 4,68 μm und sein Index weist eine Differenz Δn₂ von –7,0·10^–3 zum Index des Mantels auf.
Um den Einschnitt herum erstreckt sich der Ring zwischen den Radien r₂ und r₃ mit r₃ = 7,2 μm; er weist im Vergleich mit dem Mantel eine Indexdifferenz Δn₃ von 4,1·10^–3 auf.
Um den Ring herum erstreckt sich der Mantel der Faser, im Vergleich mit welchem die Indexdifferenzen gemessen werden.
Diese Werten gestatten, eine Faser zu erhalten, die die folgenden Eigenschaften aufweist:

– theoretische Granzwellenlänge λ_cth: 1600 nm;
– effektive Fläche bei 1475 nm: 17 μm²;
– chromatische Dispersion bei 1475 nm: –65 ps/(nm·km);
– Steigung der chromatischen Dispersion bei 1475 nm: –0,33 ps/(nm²·km);
– Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion: 197 nm;
– Durchmesser der Mode 2W02 bei 1475 nm: 4,62 μm;
– Verluste durch Krümmungen bei 1475 nm und 1500 nm für 100 Windungen einer Wicklung mit dem Radius 30 mm unter 10^–3 dB;
– Sensibilität für Mikrokrümmungen bei 1475 nm: 9,2.

Die hier gegebene Grenzwellenlänge ist die theoretische Grenzwellenlänge; in der Praxis ist die am Kabel gemessene Grenzwellenlänge um einige Zehn nm kleiner; man versteht, dass die Faser im Bereich der Wellenlängen der Nutzsignale, beispielsweise von 1460 bis 1480 nm, effektiv monomodal ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Faser das gleiche Profil auf, aber mit den folgenden Werten der Indices und der Radien:
Diese Werte gestatten, die folgenden Ausbreitungseigenschaften zu erhalten:
4 zeigt noch ein weitere Profil einer erfindungsgemäßen Faser. In dieser Ausführungsform weist die Faser ein trapezförmiges Profil mit einem tiefliegenden Einschnitt und einem Ring auf. Mit anderen Worten, man findet ausgehend vom Zentrum der Faser:

– einen zentralen Teil mit einem im Wesentlichen konstanten Index größer oder gleich dem Index des Mantels;
– einen ringörmigen Teil mit einem Index kleiner oder gleich dem Index des Mantels; diese beiden Teile sind durch einen ringförmigen Teil getrennt, in welchem der Index im Wesentlichen linear abnimmt. Das Ganze bildet ein Indexprofil, das "trapezförmig mit einem tiefliegenden oder abgesenkten Einschnitt" genannt wird.

Um diesen tiefliegenden Einschnitt herum befindet sich wie in der Ausführungsform von 3 ein Ring.
Durch Analogie mit der Ausführungsform von 3 kann wie in 4 dargestellt vermerkt werden:

– r_1a, der Radius der kleinen Basis des Trapezes, d.h. der Radius des zentralen Teils mit im Wesentlichen konstantem Index;
– r_1b, der Radius der großen Basis des Trapezes, d.h. der innere Radius des abgesenkten Einschnitts;
– r₁ der Radius des Trapezes, bei welchem der Index gleich dem Index des Mantels ist;
– r₂ der äußere Radius des abgesenkten Einschnitts;
- r₃ der äußere Radius des Rings.

Die Indices und die Radien können dann die folgenden Werte aufweisen:
In diesem Fall erhält man eine Faser, die die folgenden Ausbreitungseigenschaften aufweist:
Allgemein kann das Profil der Faser wie folgt charakterisiert werden. Einerseits ist das Profil ein trapezförmiges oder rechteckförmiges Trapez mit einem tiefliegenden oder abgesenkten Einschnitt und einem Ring. Der zentrale Teil weist zum Index des Mantels eine Differenz auf, die verifiziert: 16·10–3 ≤ Δn1 ≤ 25·10–3
Man kann r₁, wie weiter oben angegeben, den Radius des Teils mit einem Index größer als der Index des Mantels nennen, wobei der Index unter r₁ für ein rechteckiges Profil konstant ist, aber nicht für ein trapezförmiges Profil. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass der Radius r₁, ausgedrückt in Mikrometern, verifiziert: 1,3 ≤ r1 ≤ 2,3 μm
Für den tiefliegenden Einschnitt können die Werte der Differenz des Index Δn₂ und des äußeren Radius r₂ so gewählt werden, dass sie verifizieren: –9·10–3 ≤ Δn2 ≤ –5·10–3 und 3,7 ≤ r2 ≤ 6 μm
Für den Ring können die Werte der Differenz des Index Δn₃ und des äußeren Radius r₃ so gewählt werden, dass sie verifizieren: 3·10–3 ≤ Δn2 ≤ 11·10–3 und 6,6 ≤ r3 ≤ 8,3 μm
Weitere Eigenschaften der Faser sind möglich. So kann der Parameter S verwendet werden, der definiert ist durch:
Dieser Parameter ist gleichartig wie das Produkt aus einer Oberfläche und einem Index. Dieser Parameter findet einfach Anwendung beim trapezförmigen Profil wie beim rechteckförmigen Profil und stellt die Indexerhöhung in der Nähe des Kerns der Faser dar. Er verifiziert vorzugsweise: 39·10–3 ≤ S ≤ 60·10–3 μm2
Um den tiefliegenden Einschnitt zu charakterisieren, kann als Parameter das Produkt aus dem Quadrat des äußeren Radius und dem Index verwendet werden. Dieser Parameter ist für die Fasern der Erfindung unterscheidend, ohne dass es einfach ist, eine einfache physikalische Erklärung des Parameters zu liefern. Es ist somit vorteilhaft, dass –300·10–3 ≤ r2 2Δn2 ≤ –110·10–3 μm2
Für den Ring kann ein Parameter der gleichen Art wie derjenige des zentralen Teils verwendet werden, nämlich das Produkt aus der Breite des Rings und der Indexdifferenz. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass 7·10–3 ≤ (r3–r2)Δn3 ≤ 14,5·10–3 μm
Die Faser der Erfindung kann vom Fachmann auf dem Gebiet mit Hilfe von bekannten Techniken, wie der MCVD, der OVD oder weiteren Techniken hergestellt werden, die üblicherweise für die Herstellung von Lichtleitfasern verwendet werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele und Ausführungsformen beschränkt, sondern ist für zahlreiche dem Fachmann auf dem Gebiet zugängliche Varianten geeignet. Die Faser der Erfindung kann in anderen Systemen als denjenigen verwendet werden, die in 1 und 2 dargestellt sind. Man könnte insbesondere ein Übertragungssystem von der Art desjenigen von 1 mit einem Demultiplexer verwenden, um die Signale der S-, C und L-Bänder zu trennen. In einem solchen Fall kann die Faser zur Kompensierung aus der Erfindung verwendet werden, um die chromatische Dispersion im S-Band zu kompensieren, und werden weitere Fasern zur Kompensierung der Dispersion verwendet, um die Dispersion im C-Band und/oder im L-Band zu kompensieren. Man kann auch im Schema von 1 einen Verstärker nach der Faser zur Kompensation der Dispersion hinzufügen – also ein Schema ampli+DCF+ampli, d.h. eine zweistufige Verstärkung.
Man kann auch eine erfindungsgemäße Faser mit einem Profil erhalten, das sich von demjenigen von 3 oder 4 unterscheidet.

Claims

Glasfaser mit einer Einzelmode bei 1475 nm, die für diese Wellenlänge eine chromatische Dispersion unterhalb von –40 ps/(nm·km), ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion unterhalb von 250 nm, und eine effektive Fläche größer oder gleich 14 μm² hat, wobei die Glasfaser ein rechteckförmiges oder trapezförmiges Indexprofil mit einer abgesenkten Schneise und einem Ring aufweist, die Differenz (Δn₁) zwischen dem Index des Rechtecks oder des Trapezes und dem Index des Mantels zwischen 16·10^–3 und 25·10^–3 liegt und der Radius (r₁) des Teils der Faser, der einen Index größer als der des Mantels aufweist, zwischen 1,3 und 2,3 μm liegt, die Differenz (Δn₂) zwischen dem Index der abgesenkten Schneise und dem Index des Mantels zwischen –9·10^–3 und –5·10^–3 liegt und der äußere Radius (r₂) dieser Schneise zwischen 3,7 und 6 μm liegt, die Differenz (Δn₃) zwischen dem Index des Rings und dem Index des Mantels zwischen 3·10^–3 und 11·10^–3 liegt und der äußere Radius (r₃) dieses Rings zwischen 6,6 und 8,3 μm liegt.
Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei 1450 nm eine effektive Fläche größer als 13 μm² aufweist.
Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei 1475 nm eine chromatische Dispersion größer oder gleich –150 ps/(nm·km) aufweist.
Faser nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei 1475 nm eine chromatische Dispersion kleiner oder gleich –60 ps/(nm·km) aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1475 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion zwischen 170 und 230 nm aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Krümmungsverluste geringer als 10^–3 dB für eine Aufwicklung von 100 Umdrehungen der Faser mit einen Radius von 30 mm bei einer Wellenlänge von 1500 nm aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einer Wellenlänge von 1500 nm Krümmungsverluste unterhalb von 100 dB/m für einen Faserring mit einem Radius von 10 mm aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1475 nm eine Abschwächung unterhalb von 1,2 dB/km aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1475 nm einen Modendurchmesser von über 4 μm aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1475 nm eine Sensibilität für Mikrokrümmungen unterhalb von 1, vorzugsweise von 0,5 aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine theoretische Grenzwellenlänge oberhalb von 1100 nm und unterhalb von 1800 nm, vorzugsweise 1700 nm, insbesondere 1600 nm aufweist.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelte des Integrals des Produkts aus Radius und Index vom Radius Null bis zum äußeren Radius (r₁) des zentralen Teils der Faser, der einen Index größer als der des Mantels aufweist, zwischen 30·10^–3 und 60·10^–3 μm² liegt.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus dem Quadrat des äußeren Radius (r₂) der abgesenkten Schneise mit dem Index der abgesenkten Schneise zwischen –300·10^–3 und –110·10^–3 μm² liegt.
Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus der Dicke (r₃–r₂) des Rings und dem Index des Rings zwischen 7·10^–3 und 14,5·10^–3 μm liegt.
Transmissionssystem, bei dem die Leitungsfaser eine Monomodefaser mit Indexsprung (4_i , 12_i ) umfasst, deren Dispersion im S-Band durch eine Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 14 kompensiert ist.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die kumulierte chromatische Dispersion für jeden Kanal zwischen 1460 und 1490 nm als Absolutwert im Mittel geringer als 100 ps/nm über 100 km Transmission ist.
Modul zur Kompensation von Dispersion, welches einen Verstärker und einen Faserabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.