Оптическое волокно с низкой дисперсией и оптическая система передачи с использованием оптического волокна с низкой дисперсией

 

Изобретение используется в волоконно-оптических линиях связи. Оптическое волокно содержит центральную сердцевину с показателем преломления n1 и диаметром а1, первую и вторую периферийные сердцевины соответственно с n2 и а2 и n3 и а3 и оболочку с n_с. Выполняются следующие условия: n1>n3>n_с>n2, а1/а2 равно по меньше мере 0,4 и не превышает 0,7, а3/а2 не превышает 1,6. Оптическая система передач содержит оптическое волокно с низкой дисперсией и устройство для компенсации дисперсии, которое имеет отрицательный градиент хроматической дисперсии. Обеспечены уменьшение хроматической дисперсии и увеличение эффективной площади сердцевины. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил., 5 табл.

Изобретение относится к оптическому волокну с низкой дисперсией, используемому, например, при осуществлении оптической передачи со спектральным уплотнением в диапазоне 1,5 мкм и к оптической системе передачи с использованием такого оптического волокна с низкой дисперсией.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ С развитием информационного сообщества резко увеличился объем передаваемой информации и возникла неизбежная и требующая безотлагательного решения проблема, заключающаяся в необходимости реализации высокой скорости передачи информации и высокой пропускной способности систем волоконно-оптической связи. Одним из подходов к решению этой проблемы реализации более высокой скорости передачи информации и пропускной способности явилась разработка световодных оптических усилителей, которые могут осуществлять усиление оптического сигнала в виде светового излучения посредством использования оптического волокна, легированного редкоземельным элементом, например, оптического волокна, легированного эрбием Еr³⁺ (ВЛЭ) (EDF). Создание оптических усилителей с использованием такого оптического волокна привело к быстрому прогрессу в создании светового сигнала высокой мощности.

Между тем для увеличения пропускной способности при передаче в системах оптической связи были разработаны средства оптической передачи со спектральным уплотнением (мультиплексированием с разделением по длине волны), в которых по одному оптическому волокну осуществляют передачу оптических сигналов с различными длинами волн. Ожидается, что применение оптического усилителя, в котором используют вышеуказанное оптическое волокно, в средствах оптической связи с использованием такого спектрального уплотнения для передачи оптических сигналов (в оптических системах передачи со спектральным уплотнением) приведет к дополнительному увеличению пропускной способности при передаче информации и к осуществлению дальней связи.

Одним из типичных примеров оптического усилителя волоконно-оптического типа является УВЛЭ (EDFA) (усилитель на базе оптического волокна, легированного эрбием), который содержит в себе ВЛЭ вышеупомянутого типа. В настоящее время продолжают начавшееся ранее исследование возможностей использования УВЛЭ для осуществления посредством него вышеуказанной передачи оптических сигналов со спектральным уплотнением в диапазоне длин волн 1,5 мкм (с длиной волны от 1520 до 1620 нм), который является полосой усиления УВЛЭ, служащим в качестве полосы пропускания.

На Фиг. 6А и 6Б показаны примеры профилей распределения показателя преломления оптических волокон, которые были предложены в смежных областях техники в качестве оптических волокон для оптической передачи со спектральным уплотнением в вышеупомянутом диапазоне длин волн 1,5 мкм, в частности, в диапазоне длин волн вблизи 1550 нм (диапазон длин волн 1,55 мкм), служащим в качестве полосы пропускания (в качестве используемого диапазона длин волн). На Фиг.6А показан профиль распределения показателя преломления, состоящий из двух областей, имеющих различную форму распределения, а на Фиг.6Б показан профиль распределения показателя преломления, имеющий W-образную форму.

Оптическое волокно, имеющее две области с различной формой профиля распределения показателя преломления, состоит из оболочки 5, центральной сердцевины 1, имеющей больший показатель преломления, чем показатель преломления оболочки 5, и первую периферийную сердцевину 2, имеющую показатель преломления меньший, чем показатель преломления центральной сердцевины 1, но больший, чем показатель преломления оболочки 5. Оптическое волокно, имеющее W-образную форму профиля распределения показателя преломления, состоит из оболочки 5, центральной сердцевины 1, имеющей больший показатель преломления, чем показатель преломления оболочки 5, и первой периферийной сердцевины 2, имеющей меньший показатель преломления, чем показатель преломления оболочки 5.

Среди вышеописанных оптических волокон, имеющих две области с различной формой профиля распределения показателя преломления, те волокна, для которых длина волны, при которой дисперсия равна нулю, находится вблизи длины волны 1,55 мкм, называют оптическими волокнами с дисперсионным смещением. Поскольку для оптического волокна с дисперсионным смещением длина волны, при которой дисперсия равна нулю, находится вблизи длины волны 1,55 мкм, которая представляет собой центральную длину волны диапазона длин волн 1,55 мкм, то в диапазоне длин волн 1,55 мкм имеет место более слабое искажение формы светового сигнала вследствие дисперсии. Однако, с другой стороны, отмечено возникновение нелинейного эффекта четырехволнового смешения. Следовательно, в этом оптическом волокне с дисперсионным смещением возникающее четырехволновое смешение светового излучения обуславливает появление искажений формы светового сигнала, что делает невозможным осуществление высококачественной передачи оптического сигнала со спектральным уплотнением.

Для преодоления этой проблемы были разработаны оптические волокна с двумя областями с различной формой профиля распределения показателя преломления, имеющие смещение длины волны, при которой дисперсия равна нулю, выходящий за пределы диапазона длин волн 1,55 мкм. Однако известно, что в диапазоне длин волн 1,55 мкм оптическое волокно такого типа имеет большой градиент дисперсии. Вследствие этого в данном типе оптического волокна сложно обеспечить малую величину разности хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн для передачи оптических сигналов со спектральным уплотнением (разности между максимальным значением и минимальным значением хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн). Следовательно, при использовании оптического волокна данного типа невозможно обеспечить широкую полосу пропускания в используемом диапазоне длин волн, который используют для передачи оптических сигналов со спектральным уплотнением.

Оптическое волокно, имеющее W-образную форму профиля распределения показателя преломления, функционирует как оптическое волокно со сглаженной дисперсией, поскольку вышеуказанная разность хроматической дисперсии мала. Однако при том, что эффективная площадь сердцевины (области А_эфф, через которую происходит эффективное распространение светового излучения) оптического волокна, имеющего две области с различной формой профиля распределения показателя преломления, равна, приблизительно, 45 мкм², эффективная площадь сердцевины оптического волокна, имеющего W-образную форму профиля распределения показателя преломления, равна, например, около 30 мкм², что составляет, приблизительно, 2/3 от эффективной площади сердцевины оптического волокна, имеющего две области с различной формой профиля распределения показателя преломления. И в том случае, когда эффективная площадь сердцевины мала, что имеет место в данной ситуации, при передаче оптических сигналов со спектральным уплотнением возникала проблема ухудшения качества переданного сигнала в результате нелинейных явлений, происходящих в оптическом волокне.

Для решения этой проблемы была предложена идея увеличения эффективной площади сердцевины посредством использования оптического волокна, имеющего многосегментный профиль распределения показателя преломления сердцевины, изображенный на Фиг. 6В, где цифрой 1 обозначена центральная сердцевина; цифрой 2 - первая периферийная сердцевина; цифрой 3 - вторая периферийная сердцевина; а цифрой 5 - оболочка. Однако поскольку оптическое волокно этого типа имеет большой градиент хроматической дисперсии в диапазоне длин волн 1,5 мкм и большую разность хроматической дисперсии в этом диапазоне длин волн, то при применении этого предложенного оптического волокна для передачи со спектральным уплотнением возникает проблема, заключающаяся в том, что становится заметным ухудшение формы светового сигнала, вызванное хроматической дисперсией.

К тому же при использовании оптического волокна в системе передачи со спектральным уплотнением оптическое волокно должно быть выполнено в виде кабеля. И поскольку необходимым свойством кабеля должен быть малый рост потерь, вызванных изгибом оптического волокна и боковым давлением на оптическое волокно, то оптическое волокно, используемое для передачи со спектральным уплотнением, также должно обеспечивать хорошее сохранение своих свойств при изгибе.

Однако, как объяснялось выше, до сих пор еще не было реализовано оптическое волокно, посредством которого можно получить как необходимую эффективную площадь сердцевины, так и уменьшенную разность хроматической дисперсии, для осуществления системы со спектральным уплотнением, обеспечивающей высокое качество передачи, и, кроме того, было сложно создать оптическое волокно, обладающее к тому же хорошими характеристиками в отношении потерь на изгибах.

К тому же за последние годы вплотную подошли к практическому внедрению таких оптических усилителей, как рамановский (комбинационный) усилитель. Рамановский усилитель имеет более широкий диапазон усиливаемых длин волн, чем существующие УВЛЭ, и может осуществлять усиление светового сигнала в любом заданном диапазоне длин волн в пределах, например, диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм. Однако прогресс в исследованиях оптических волокон в этом диапазоне длин волн пока что отсутствует.

ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Следовательно, целью настоящего изобретения является создание оптического волокна с низкой дисперсией, посредством которого можно получить как увеличенную эффективную площадь сердцевины, так и уменьшенную разность хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн, и, к тому же, снизить рост потерь, вызванных изгибом и боковым давлением в том случае, когда из оптического волокна выполнен кабель, и создание оптической системы передачи с использованием этого оптического волокна с низкой дисперсией.

В предложенном в изобретении первом примере реализации оптического волокна с низкой дисперсией достижение этой и других целей осуществляют посредством оптического волокна с дисперсионным смещением, выполненного путем покрытия центральной сердцевины первой периферийной сердцевиной путем покрытия первой периферийной сердцевины второй периферийной сердцевиной, и путем покрытия второй периферийной сердцевины оболочкой, отличающегося тем, что если максимальное значение показателя преломления центральной сердцевины обозначено как n1, минимальное значение показателя преломления первой периферийной сердцевины обозначено как n2, максимальное значение показателя преломления второй периферийной сердцевины обозначено как n3, а показатель преломления оболочки обозначен как nс, то n1>n3>nc>n2; относительная разность Δ1 показателя преломления для максимального значения показателя преломления центральной сердцевины относительно оболочки составляет 0,4%≤Δ1≤0,7%; относительная разность Δ2 показателя преломления для минимального значения показателя преломления первой периферийной сердцевины относительно оболочки составляет -0,30%≤Δ2≤-0,05%; относительная разность Δ3 показателя преломления для максимального значения показателя преломления второй периферийной сердцевины относительно оболочки составляет 0,2%≤Δ3; отношение (а1/а2) диаметра а1 центральной сердцевины к диаметру а2 первой периферийной сердцевины равно, по меньшей мере, 0,4 и не превышает 0,7; а отношение (а3/а2) диаметра а3 второй периферийной сердцевины к диаметру а2 первой периферийной сердцевины не превышает 1,6.

В изобретении предложен второй пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что дополнительно к описанному выше первому варианту конструкции во вторую периферийную сердцевину введена легирующая присадка, которая увеличивает показатель преломления SiO₂; распределение концентрации легирующей присадки в радиальном направлении оптического волокна во второй периферийной сердцевине имеет максимум; а максимум расположен ближе к первой периферийной сердцевине в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины.

В изобретении предложен третий пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к описанному выше второму примеру реализации в качестве присадки используют GeO₂.

В изобретении предложен четвертый пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к описанным выше первому, второму или третьему вариантам реализации между оболочкой и второй периферийной сердцевиной создают часть оболочки с низким показателем преломления, которая имеет показатель преломления меньший, чем оболочка.

В изобретении предложен пятый пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к описанным выше первому, второму или третьему вариантам реализации в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, для него отсутствует длина волны, при которой дисперсия равна нулю.

В изобретении предложен шестой пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к описанному выше четвертому варианту реализации в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, для него отсутствует длина волны, при которой дисперсия равна нулю.

В изобретении предложен седьмой пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к описанным выше первому, или второму, или третьему, или шестому вариантам реализации разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в диапазоне длин волн, который имеет ширину полосы 30 нм и произвольным образом расположен в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, не превышает 2 пс/(нм/км) пикосекунд/(нанометр/километр).

В изобретении предложен восьмой пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к вышеописанному четвертому варианту реализации разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в диапазоне длин волн, который имеет ширину полосы 30 нм и произвольным образом расположен в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, не превышает 2 пс/нм/км.

В изобретении предложен девятый пример реализации оптического волокна с низкой дисперсией, отличающийся тем, что в дополнение к описанному выше пятому варианту реализации разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в диапазоне длин волн, который имеет ширину полосы 30 нм и находится в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, не превышает 2 пс/(нм/км).

В изобретении предложен десятый пример реализации оптической системы передачи, отличающейся тем, что она имеет линию оптической передачи, содержащую в себе оптическое волокно с низкой дисперсией согласно любому из вышеописанных примеров реализации с первого по девятый и устройство компенсации дисперсии, имеющий отрицательный градиент хроматической дисперсии в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм, а положительный градиент хроматической дисперсии оптической линии передачи в этом диапазоне длин волн уменьшают посредством устройства компенсации дисперсии.

В этом описании вышеупомянутые удельные показатели преломления Δ1, Δ2 и Δ3 задают посредством приведенных ниже уравнений (1)-(3): Δ1 = {(n1²-nc²)/2nc²}×100 ...(1) Δ2 = {(n2²-nc²)/2nc²}×100 ...(2) Δ3 = {(n3²-nc²)/2nc²}×100 ...(3) Первоочередной целью предложенного в изобретении оптического волокна с низкой дисперсией является обеспечение в заданном диапазоне длин волн, например, в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм как увеличенной эффективной площади сердцевины, так и уменьшенной разности хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн. Распределение показателя преломления и отношения диаметров сердцевин в предложенном в изобретении оптическом волокне с низкой дисперсией оптимизированы таким образом, чтобы было возможно достичь этой первой цели, а также снизить рост потерь, вызванных изгибом и боковым давлением в том случае, когда из оптического волокна выполнен кабель. Таким образом, посредством оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению можно получить как увеличенную эффективную площадь сердцевины, так и уменьшенную разность хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн и, кроме того, снизить рост потерь, вызванных изгибом и боковым давлением в том случае, когда из оптического волокна выполнен кабель. Описание конкретных примеров оптических волокон с низкой дисперсией, предложенных в изобретении, будет приведено ниже в разделе, посвященном способам практического использования изобретения.

В одном из примеров реализации оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению вторая периферийная сердцевина легирована присадкой, которая увеличивает показатель преломления SiO₂; распределение концентрации легирующей присадки в радиальном направлении оптического волокна во второй периферийной сердцевине имеет максимум; а максимум расположен ближе к первой периферийной сердцевине в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины. А в другом примере реализации между оболочкой и второй периферийной сердцевиной создают часть оболочки с низким показателем преломления, которая имеет показатель преломления меньший, чем оболочка.

В этих примерах реализации фактически может быть реализована коротковолновая длина волны отсечки. Следовательно, посредством этих вариантов конструкции может быть достигнуто еще большее увеличение эффективной площади сердцевины, еще большее уменьшение разности хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн и может быть получено оптическое волокно, обладающее сверхнизкой дисперсией, способное к функционированию в одномодовом режиме.

К тому же, в том примере реализации, в котором, как описано выше, в радиальном направлении оптического волокна максимум распределения концентрации легирующей присадки, увеличивающей показатель преломления SiO₂ во второй периферийной сердцевине, расположен ближе к первой периферийной сердцевине в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины, и если в качестве присадки используют GeO₂, то оптическое волокно может быть легко изготовлено с использованием существующей технологии промышленного производства оптических волокон.

Если оптическое волокно с низкой дисперсией согласно изобретению имеет такой пример реализации, что в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, например, в диапазоне длин волн от 1530 до 1560 нм, для него отсутствует длина волны, при которой дисперсия равна нулю, если, например, в этом диапазоне длин волн выполняют передачу оптических сигналов со спектральным уплотнением, то может быть осуществлено подавление возникновения четырехволнового смешения, и, следовательно, может быть осуществлено подавление искажений формы сигнала, обусловленных нелинейными явлениями. Вышеуказанный используемый диапазон длин волн может быть задан произвольным образом в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм.

А если в оптическом волокне с низкой дисперсией согласно изобретению разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в вышеуказанном диапазоне длин волн имеет величину 2 пс/(нм/км) или ниже, то, например, при осуществлении передачи оптических сигналов со спектральным уплотнением в этом диапазоне длин волн наверняка может быть осуществлено подавление искажений формы сигнала, обусловленных хроматической дисперсией.

В оптической системе передачи согласно изобретению используют оптическую линию передачи, содержащую в себе вышеописанное оптическое волокно с низкой дисперсией, и, кроме того, в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм положительный градиент хроматической дисперсии этой оптической линии передачи, содержащей в себе оптическое волокно с низкой дисперсией, уменьшают посредством отрицательного градиента хроматической дисперсии устройства компенсации дисперсии. Поскольку градиент хроматической дисперсии в вышеуказанном диапазоне длин волн может быть выполнен близким к нулю и может быть осуществлено еще большее подавление влияния хроматической дисперсии, то посредством предложенной в изобретении оптической системы передачи можно создать оптическую систему передачи, способную обеспечивать высокое качество передачи со спектральным уплотнением.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Фиг.1 иллюстрирует подробный вид структуры распределения показателя преломления в радиальном направлении (распределение показателя преломления вдоль поперечного сечения) для первого варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению; Фиг. 2А представляет подробный вид структуры распределения показателя преломления в радиальном направлении для второго варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению.

Фиг. 2Б иллюстрирует пояснительное изображение распределения показателя преломления в радиальном направлении оптического волокна, приведенное для сравнения; Фиг.3 изображает подробный вид структуры распределения показателя преломления в радиальном направлении для третьего варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению;
Фиг. 4 представляет график дисперсионной характеристики для варианта осуществления оптической системы передачи с использованием оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению вместе с дисперсионной характеристикой оптического волокна с низкой дисперсией, применяемого в этой оптической системе передачи;
Фиг. 5А изображает пояснительный вид распределения показателя преломления.

Фиг.5Б изображает график дисперсионной характеристики устройства компенсации дисперсии, применяемого в вышеуказанном варианте осуществления оптической системы передачи; и
Фиг.6А-6В изображают пояснительные виды распределения показателя преломления (распределения показателя преломления вдоль поперечного сечения) в радиальном направлении оптических волокон, предложенные для использования в системах оптической передачи со спектральным уплотнением из родственной области техники.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для более подробного объяснения изобретения теперь будет приведено описание нескольких вариантов осуществления изобретения на основе сопроводительных чертежей. В приведенном ниже объяснении вариантов осуществления элементам, имеющим то же самое название, что и элементы в примерах из смежной области техники, присвоены одинаковые номера позиций, а их повторные описания опущены. На Фиг.1 изображен профиль распределения показателя преломления (структура распределения показателя преломления) для первого варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению.

Как показано на чертеже, это оптическое волокно с низкой дисперсией имеет центральную сердцевину 1, которая покрыта первой периферийной сердцевиной 2; первая периферийная сердцевина 2 покрыта второй периферийной сердцевиной 3; а вторая периферийная сердцевина 3 покрыта оболочкой 5. К тому же, если в этом оптическом волокне с низкой дисперсией максимальное значение показателя преломления центральной сердцевины 1 обозначено как n1, минимальное значение показателя преломления первой периферийной сердцевины 2 обозначено как n2, максимальное значение показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 обозначено как n3, а показатель преломления оболочки 5 обозначен как nс, то n1>n3>nс>n2.

Наиболее характерным отличительным признаком этого первого варианта осуществления изобретения является то, что относительную разность Δ3 показателя преломления для максимального значения показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 относительно оболочки 5 выполняют равной, по меньшей мере, 0,2%, а максимальное значение n3 показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 выполняют намного большим, чем показатель преломления nс оболочки 5. И в этом первом варианте осуществления относительную разность Δ1 показателя преломления для максимального значения показателя преломления центральной сердцевины 1 относительно оболочки 5 выполняют равной, по меньшей мере, 0,4%, но не превышающей 0,7% (0,4%≤Δ1≤0,7%), а относительную разность Δ2 показателя преломления для минимального значения показателя преломления первой периферийной сердцевины 2 относительно оболочки 5 выполняют равной, по меньшей мере, -0,30%, но не превышающей -0,05%(-0,30%≤Δ2≤-0,05%).

В предпочтительном варианте этого первого варианта осуществления относительную разность Δ1 показателя преломления для максимального значения показателя преломления центральной сердцевины 1 относительно оболочки 5 выполняют равной, по меньшей мере, 0,42%, но не превышающей 0,62% (0,42%≤Δ1≤0,62%), а относительную разность Δ2 показателя преломления для минимального значения показателя преломления первой периферийной сердцевины 2 относительно оболочки 5 выполняют равной, по меньшей мере, -0,25%, но не превышающей -0,05% (-0,25≤Δ2≤-0,05%).

К тому же в предпочтительном варианте первого варианта осуществления отношение (а1/а2) диаметра а1 центральной сердцевины 1 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 выполняют равным, по меньшей мере, 0,4, но не превышающим 0,7, а отношение (а3/а2) диаметра а3 второй периферийной сердцевины 3 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 выполняют не превышающим 1,6. В наиболее предпочтительном варианте отношение (а3/а2) диаметра а3 второй периферийной сердцевины 3 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 не превышает 1,5.

В оптическом волокне с низкой дисперсией из этого первого варианта осуществления отсутствуют какие-либо особые ограничения на строение оптического волокна. Оптическое волокно, имеющее описанный выше профиль распределения показателя преломления, может быть изготовлено, например, путем легирования центральной сердцевины 1 и второй периферийной сердцевины 3 двуокисью германия (GeO₂) и легирования первой периферийной сердцевины 2 фтором (F). Легирующая присадка для второй периферийной сердцевины 3 не ограничена GeO₂ и в качестве нее может быть использована какая-либо другая присадка, которая увеличивает показатель преломления SiO₂, например, Al₂О₃ или подобная ей.

В примере, изображенном на Фиг.1, распределение концентрации легирующей присадки GeO₂ в радиальном направлении оптического волокна в центральной сердцевине 1 имеет максимум в центре центральной сердцевины 1. А распределение концентрации легирующей присадки GeO₂ в радиальном направлении оптического волокна во второй периферийной сердцевине 3 также имеет максимум в центре второй периферийной сердцевины 3 по радиальному направлению. В альтернативном варианте оптическое волокно может иметь максимум распределения концентрации GeO₂ в ином месте по радиальному направлению оптического волокна, чем центр центральной сердцевины 1.

В этом первом варианте осуществления посредством задания профиля распределения показателя преломления и отношений диаметров сердцевин: центральной сердцевины 1, первой периферийной сердцевины 2 и второй периферийной сердцевины 3 такими, как описано выше, можно получить как увеличенную эффективную площадь сердцевины, так и уменьшенную разность хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн. К тому же оптическое волокно с низкой дисперсией согласно этому первому варианту осуществления имеет в используемом диапазоне длин волн низкие потери, вызванные изгибом, и могут быть получены хорошие характеристики при объединении оптических волокон в кабель.

В частности, в оптическом волокне с низкой дисперсией согласно этому первому варианту осуществления эффективную площадь сердцевины выполняют равной, по меньшей мере, 45 мкм², а абсолютную величину дисперсии (в единицах пс/(нм/км)) во всем диапазоне от длины волны 1530 нм до длине волны 1560 нм выполняют равной, по меньшей мере, 2, но не превышающей 12, таким образом, чтобы в используемом диапазоне длин волн для оптического волокна отсутствовала длина волны, при которой дисперсия равна нулю. К тому же в оптическом волокне с низкой дисперсией из этого первого варианта осуществления градиент дисперсии во всем используемом диапазоне длин волн задают таким, что он не превышает 0,05 пс/(нм²/км), а разность между максимальным значением и минимальным значением дисперсии в используемом диапазоне длин волн (разность дисперсии) задают такой, чтобы она не превышала 2 пс/(нм/км).

При определении вышеуказанных профиля распределения показателя преломления и отношений диаметров сердцевин авторами настоящего изобретения путем экспериментальных исследований и моделирования были получены характеристики различных оптических волокон. В результате было установлено, что в том случае, когда вышеуказанная относительная разность Δ1 показателя преломления является меньшей, чем 0,4%, то несмотря на то, что возможно реализовать увеличенную эффективную площадь сердцевины и уменьшенный градиент хроматической дисперсии, потери на изгибах в оптическом волокне имеют тенденцию к увеличению, и сложно обеспечить хорошие характеристики оптического волокна в том случае, когда из него выполнен кабель.

С другой стороны, было обнаружено, что в том случае, когда относительная разность Δ1 показателя преломления превышает 0,7%, градиент хроматической дисперсии становится большим; разность хроматической дисперсии становится большей, чем в вышеописанном оптическом волокне, имеющем две области с различной формой профиля распределения показателя преломления; а эффективная площадь сердцевины становится приблизительно равной эффективной площади сердцевины оптического волокна, имеющего две области с различной формой профиля распределения показателя преломления. По этим изложенным выше причинам в этом первом варианте осуществления изобретения относительную разность Δ1 показателя преломления задают в диапазоне от 0,4 до 0,7%.

Несмотря на то, что относительная разность показателя преломления Δ1 может быть задана произвольным образом в пределах вышеуказанного диапазона, в том случае, если профиль распределения показателя преломления центральной сердцевины 1 представляет собой профиль распределения в виде функции с показателем степени α, то в предпочтительном варианте относительную разность показателя преломления Δ1 задают несколько меньшей при большом α и несколько большей при малом α. Термин профиль распределения показателя преломления "в виде функции с показателем степени α" означает, что показатель преломления имеет вид кривой y = -xα, центр которой находится в центре сердцевины. Типичным примером является тот, в котором α принимает значения от 4 до 6, а относительная разность показателя преломления Δ1 в предпочтительном варианте принимает значения от 0,53 до 0,60%.

В том случае, если относительная разность Δ2 показателя преломления выполнена меньшей, чем -0,30%, то хотя градиент хроматической дисперсии становится малым, также становится малой и эффективная площадь сердцевины. А в том случае, когда относительную разность Δ2 показателя преломления задают большей, чем -0,05%, то хотя эффективная площадь сердцевины становится большой, величина градиента хроматической дисперсии становится приблизительно такой же, как и в оптическом волокне, имеющем две области с различной формой профиля распределения показателя преломления из смежного уровня техники. По этим изложенным выше причинам в этом первом варианте осуществления изобретения относительную разность Δ2 показателя преломления задают в диапазоне -0,30%≤Δ2≤-0,05%.

К тому же в оптическом волокне с описанным выше профилем распределения показателя преломления, поскольку отношение (а1/а2) диаметра а1 центральной сердцевины 1 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 становится меньшим, то существует тенденция к тому, что в диапазоне длин волн от 1450 к 1650 нм становится более сложным получение низких потерь на изгибах. А также существует тенденция смещения эффективной длины волны отсечки в длинноволновую область и функционирование оптического волокна в качестве одномодового становится затруднительным. А в том случае, если вышеуказанное отношение (а1/а2) меньше, чем 0,4, то в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм становится заметным возрастание потерь на изгибах, и оптическое волокно становится непригодным для использования в кабеле. С другой стороны, если вышеуказанное отношение (а1/а2) превышает 0,7, то становится сложным получение низкой величины хроматической дисперсии, и оптическое волокно становится непригодным для оптической передачи со спектральным уплотнением в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм. По этим причинам в этом описанном выше первом варианте осуществления изобретения вышеуказанное отношение (а1/а2) задают равным, по меньшей мере, 0,4, но не превышающим 0,7.

А когда вторая периферийная сердцевина 3 имеет большой диаметр и отношение (а3/а2) диаметра а3 второй периферийной сердцевины 3 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 превышает 1,6, то эффективная длина волны отсечки смещается в длинноволновую область и функционирование оптического волокна в качестве одномодового становится затруднительным. По этой причине в этом первом варианте осуществления изобретения это отношение (а3/а2) задают таким, чтобы оно не превышало 1,6.

В этом первом варианте осуществления профиль распределения показателя преломления и отношения диаметров сердцевин были определены на основании описанных выше исследований. В результате были получены как увеличенная эффективная площадь сердцевины, так и уменьшенная разность хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн; осуществлено подавление возникновения четырехволнового смешения; в используемом диапазоне длин волн получены низкие потери на изгибах; и может быть обеспечено получение высоких характеристик в том случае, когда из оптического волокна выполнен кабель.

В Таблице 1 приведены относительные разности Δ1, Δ2 и Δ3 показателей преломления, отношения диаметров сердцевин а1/а2 и а2/а3 и диаметр сердцевины а3 для каждого из примеров с 1-го по 9-й, служащих в качестве конкретных примеров этого первого варианта осуществления изобретения, а также характеристики для каждого их примеров. А в Таблице 2 приведены параметры для примеров, используемых для сравнения.

В Таблицах 1 и 2 все значения хроматической дисперсии, градиента дисперсии, эффективной площади сердцевины (Аэфф) и потерь на изгибах приведены для длины волны 1550 нм. А все потери на изгибах представляют собой значения для того случая, когда диаметр изгиба оптического волокна равен 20 мм. И несмотря на то, что в Таблице 1 это не указано, оптические волокна из всех примеров с 1-го по 9-й имеют эффективную длину волны отсечки, расположенную в более коротковолновой области используемого диапазона длин волн, расположенного в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм, при этом возможно функционирование одномодового волокна.

В частности, в примерах 8 и 9 потери на изгибах составляют менее 1 дБ/м и могут быть уменьшены не только рост потерь, вызванный изгибом и боковым давлением в том случае, когда из оптического волокна выполнен кабель, но также и рост потерь, вызванный незначительными изгибами.

В Таблице 2 в примере 1, приведенном для сравнения, оптическое волокно имеет W-образную форму профиля распределения показателя преломления, вид которого показан на Фиг.6Б, а примере 2, приведенном для сравнения, оптическое волокно имеет две области с различной формой профиля распределения показателя преломления вида, который изображен на Фиг.6А. В Таблице 2 относительная разность Δ1 показателя преломления была получена точно таким же способом, как и в описанном выше первом варианте осуществления, а для примера 1, приведенного для сравнения, относительная разность Δ2 показателя преломления также была получена точно таким же способом, как и в описанном в первом варианте осуществления. Для примера 2, приведенного для сравнения, относительная разность Δ2 показателя преломления представляет собой относительную разность показателя преломления для максимального значения показателя преломления первой периферийной сердцевины 2 относительно оболочки 5, которая получена с использованием приведенного выше выражения (2) при максимальном значении показателя преломления первой периферийной сердцевины 2, равном n2, и показателе преломления оболочки 5, равном nс. Из сравнения характеристик, приведенных в Таблицах 1 и 2, ясно, что все примеры с 1-го по 9-й имеют большую эффективную площадь сердцевины, чем примеры 1 и 2, приведенные для сравнения, и имеют меньший градиент дисперсии, чем примеры 1 и 2, приведенные для сравнения. Таким образом, путем сравнения примеров с 1-го по 9-й с примерами 1 и 2, приведенными для сравнения, было подтверждено, что этот первый вариант осуществления изобретения обладает хорошими характеристиками. То есть в этом первом варианте осуществления изобретения получены как увеличенная эффективная площадь сердцевины, так и уменьшенная разность хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн, а также в используемом диапазоне длин волн обеспечены низкие потери, обусловленные изгибом, при диаметре изгиба оптического волокна 20 мм, которые составляют менее 20 дБ/м, таким образом были получены хорошие характеристики для кабеля, выполненного из этого оптического волокна.

Ниже будет приведено описание второго варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению. Описанный здесь второй вариант осуществления имеет профиль распределения показателя преломления, изображенный на Фиг.2А. В этом оптическом волокне с низкой дисперсией показатель преломления имеет максимум в том месте, где показатель преломления второй периферийной сердцевины 3 достигает своего максимального значения, которое расположено ближе к первой периферийной сердцевине 2 в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины 3. Другими словами, профиль распределения показателя преломления, изображенный на Фиг. 2А, представляет собой, по существу, тот же самый профиль распределения показателя преломления, который показан на Фиг.1. В предпочтительном варианте максимум показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 располагают как можно ближе к краю первой периферийной сердцевины 2.

Профиль распределения показателя преломления, изображенный на Фиг.2А, получают путем задания местоположения максимума распределения концентрации двуокиси германия (GeO₂) в радиальном направлении оптического волокна, служащей в качестве легирующей присадки, увеличивающей показатель преломления SiO₂, которую вводят во вторую периферийную сердцевину 3 ближе к первой периферийной сердцевине 2 в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины 3.

Поскольку этот второй вариант осуществления изобретения имеет такой профиль распределения показателя преломления, то существует эффект, заключающийся в укорачивании эффективной длины волны отсечки, что, несомненно, позволяет осуществить функционирование оптического волокна в качестве одномодового во всем используемом диапазоне длин волн.

В Таблице 3 приведены параметры конструкции и характеристики для примера 10, служащего в качестве конкретного примера этого второго варианта осуществления и показанного на Фиг.2Б, на котором изображена, по существу, такая же структура, как и в примере 10. В Таблице 3 также приведены параметры конструкции и характеристики опытного образца 1, в котором распределение концентрации легирующей присадки GeO₂ во второй периферийной сердцевине 3 выполнено, по существу, постоянным вдоль радиального направления оптического волокна.

Авторами настоящего изобретения также были созданы примеры 11 и 12 оптических волокон, параметры которых отличались от параметров примера 10, и в которых максимум распределения концентрации легирующей присадки GeO₂, введенной во вторую периферийную сердцевину 3, в радиальном направлении оптического волокна находился вблизи края первой периферийной сердцевины 2. Параметры конструкции и характеристики для этих примеров 11 и 12 приведены в Таблице 4. В Таблице 4 местоположение максимума распределения концентрации GeO₂ во второй периферийной сердцевине 3 вдоль радиального направления оптического волокна выражено таким образом, что местоположение края первой периферийной сердцевины 2 принято за 0, а край оболочки 5 принят за 1.

Также в Таблице 4 показаны параметры конструкции и характеристики опытных образцов 2 и 3, имеющих, по существу, такие же параметры, как и примеры 11 и 12, но выполненные таким образом, что максимум распределения концентрации легирующей присадки GeO₂, введенной во вторую периферийную сердцевину 3, вдоль радиального направления оптического волокна расположен ближе к оболочке 5.

Из этих таблиц понятно, что эффективная длина волны отсечки сильно изменяется при изменении распределения концентрации легирующей присадки GeO₂, введенной во вторую периферийную сердцевину 3.

В приведенных здесь примерах из Таблицы 4 продемонстрированы изменения характеристик для того случая, когда потери на изгибах выполнены равными, приблизительно, 1 дБ/м, и существует тенденция того, что, например, хроматическая дисперсия и градиент дисперсии слегка увеличиваются при перемещении максимума показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 в сторону первой периферийной сердцевины 2 в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины 3. Однако, существует возможность регулировки хроматической дисперсии и величины градиента дисперсии иным способом, чем перемещение максимума показателя преломления второй периферийной сердцевины 3. Например, может быть осуществлено изменение показателя преломления центральной сердцевины 1 или первой периферийной сердцевины 2.

В предпочтительном варианте эффект регулировки величины дисперсии и градиента дисперсии получают посредством перемещения местоположения максимума показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 в сторону первой периферийной сердцевины 2 на 1/3 ширины второй периферийной сердцевины 3. Это также является предпочтительным с точки зрения технологичности и разброса параметров при производстве.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что в том случае, когда для создания значительно большей эффективной площади сердцевины и уменьшения разности хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн относительные разности Δ1, Δ2 и Δ3 показателей преломления, отношение (а1/а2) диаметра а1 центральной сердцевины 1 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 и отношение (а3/а2) диаметра а3 второй периферийной сердцевины 3 к диаметру а2 первой периферийной сердцевины 2 задают в пределах заданного интервала, указанного в описании Фиг.1, то иногда, в зависимости от заданных значений параметров (например, тех, которые имеет опытный образец 1), возникает ситуация, при которой эффективная длина волны отсечки смещается в длинноволновую область.

То есть, в общем случае, когда в оптическом волокне для увеличения эффективной площади Аэфф сердцевины создают вторую периферийную сердцевину 3, то происходит смещение длины волны отсечки в длинноволновую область. И, например, в случае опытного образца 1 согласно Таблицы 3 может возникнуть ситуация, при которой в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, оптическое волокно не может функционировать в качестве одномодового.

В связи с этим, чтобы обеспечить возможность функционирования в одномодовом режиме, авторами настоящего изобретения были выполнены различные исследования возможностей смещения эффективной длины волны отсечки в коротковолновую область. В результате было обнаружено, что в том случае, когда распределение показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 выполнено в виде распределения, изображенного, например, на Фиг.2А, что имеет место в примерах 10, 11 и 12, то существует возможность в намного большей степени сократить эффективную длину волны отсечки и осуществить увеличение эффективной площади сердцевины и уменьшение разности хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн.

То есть, максимум показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 перемещают в сторону первой периферийной сердцевины 2 в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины 3, что имеет место в примерах 10, 11 и 12, которые показаны на Фиг.2А, в Таблицах 3 и 4. Это приводит к смещению длины волны отсечки в коротковолновую область и позволяет получить оптическое волокно, которое может функционировать в качестве одномодового в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм.

Авторы изобретения полагают, что причиной этого является следующее. Из совокупности мод распространения излучения по оптическому волокну моды LP_0m (m= 2,3. ..) и LP₁₁ имеют большую ширину распределения электрического поля в радиальном направлении оптического волокна. Следовательно, путем перемещения максимума показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 в сторону первой периферийной сердцевины 2 в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины 3 можно предотвратить распространение светового излучения моды LP_0m и моды LP₁₁ при том, что будет оказано лишь малое воздействие на моду LP₀₁ светового излучения, распространяющегося через оптическое волокно, и таким образом обеспечить возможность его функционирования в качестве одномодового.

На основе этих исследований был определен вышеописанный вариант конструкции первого варианта осуществления изобретения, который обладает вышеупомянутыми полезными свойствами, которые представлены в Таблицах 3 и 4.

Теперь будет приведено описание третьего варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению. Этот третий вариант осуществления имеет профиль распределения показателя преломления, изображенный на Фиг.3. Этот профиль распределения показателя преломления является, по существу, таким же, как показанный на Фиг.1, за исключением того, что между оболочкой 5 и второй периферийной сердцевиной 3 создают часть 4 оболочки с низким показателем преломления, которая имеет более низкий показатель преломления, чем оболочка 5.

Для этого варианта конструкции оптического волокна с низкой дисперсией авторами изобретения были проведены точно такие же исследования, как и те, которые были проведены для точного определения конструкции, изображенной на Фиг. 2А. На основании этих исследований был определен вариант конструкции, показанный на Фиг.3, в котором посредством создания части 4 оболочки с низким показателем преломления можно получить тот же самый эффект, как при перемещении местоположения точки максимума, в которой показатель преломления второй периферийной сердцевины 3 достигает максимального значения, в сторону первой периферийной сердцевины 2 в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины 3.

В Таблице 5 приведены параметры конструкции и характеристики для примера 13, который служит в качестве конкретного примера этого варианта осуществления, имеющего часть 4 оболочки с низким показателем преломления, а также параметры конструкции и характеристики опытного образца 4, имеющего, по существу, такую же конструкцию, как и пример 13, но в котором отсутствует часть 4 оболочки с низким показателем преломления. Из Таблицы 5 понятно, что путем создания между оболочкой 5 и второй периферийной сердцевиной 3 части 4 оболочки с низким показателем преломления можно уменьшить эффективную длину волны отсечки.

Ниже будет приведено описание варианта осуществления оптической системы передачи согласно изобретению. Эта оптическая система передачи имеет оптическую линию передачи, содержащую в себе, по меньшей мере, одно оптическое волокно с низкой дисперсией согласно одному из вышеописанных вариантов осуществления и устройство компенсации дисперсии, которое имеет отрицательный градиент хроматической дисперсии в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм. Отличительным признаком этой оптической системы передачи является то, что положительный градиент хроматической дисперсии оптической линии передачи, содержащей в себе оптическое волокно с низкой дисперсией, уменьшают посредством устройства компенсации дисперсии.

В качестве примера была создана оптическая система передачи путем соединения оптического волокна с низкой дисперсией, имеющего такую же конструкцию и параметры, как и пример 7 из Таблицы 1, с устройством компенсации дисперсии, имеющим отрицательную дисперсию и отрицательный градиент хроматической дисперсии.

Устройство компенсации дисперсии для этого варианта применения было выполнено с использованием оптического волокна, компенсирующего дисперсию, профиль распределения показателя преломления которого имеет вид, изображенный на Фиг. 5А. То есть устройство компенсации дисперсии выполнено с использованием оптического волокна, компенсирующего дисперсию, которое имеет первую периферийную сердцевину 2, которой покрыта центральная сердцевина 1, вторую периферийную сердцевину 3, которой покрыта первая периферийная сердцевина 2, и оболочку 5, которой покрыта вторая периферийная сердцевина 3.

Если в оптическом волокне, обеспечивающем компенсацию дисперсии, максимальное значение показателя преломления центральной сердцевины 1 обозначено как n1, минимальное значение показателя преломления первой периферийной сердцевины 2 обозначено как n2, максимальное значение показателя преломления второй периферийной сердцевины 3 обозначено как n3, а показатель преломления оболочки 5 обозначен как nс, то n1>n3>nс>n2. А значения относительных разностей Δ1, Δ2 и Δ3 показателей преломления в этом оптическом волокне, обеспечивающем компенсацию дисперсии, отличаются от тех, которые были использованы в вышеописанных вариантах осуществления оптических волокон с низкой дисперсией согласно изобретению, при этом значение Δ1 равно, приблизительно, 2,85%, Δ2 равно, приблизительно, -1%, а Δ3 равно, приблизительно, 1,28%. А отношения диаметров сердцевин (а1/а2/а3) равны, приблизительно, 1/3/3,7.

С точки зрения дисперсионных характеристик устройство компенсации дисперсии имеет в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм отрицательную дисперсию (например, около -150 пс/нм/км или менее на длине волны 1550 нм) и отрицательный градиент хроматической дисперсии (приблизительно -2,18 пс/(нм²/км)), а их абсолютные значения велики. Следовательно, в оптической системе передачи соотношение длины оптического волокна с низкой дисперсией из примера 7 к длине устройства компенсации дисперсии было выполнено равным 98 к 2.

В диапазоне длин волн от 1530 до 1600 нм оптическая система передачи имеет дисперсионную характеристику, изображенную посредством кривой "а" на Фиг.4. Посредством кривой "б" на Фиг.4 показана дисперсионная характеристика оптического волокна с низкой дисперсией из примера 7 в диапазоне длин волн от 1530 до 1600 нм.

Из Фиг. 4 понятно, что в том случае, когда оптическая система передачи создана путем соединения устройства компенсации дисперсии, имеющего отрицательный градиент хроматической дисперсии, который изображен на Фиг.5Б, с оптическим волокном 7, обладающем низкой дисперсией, в оптической системе передачи в целом может быть осуществлено значительное дополнительное уменьшение разности дисперсии в используемом диапазоне длин волн (в этом случае этот диапазон длин волн находится в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм). А примером устройства компенсации дисперсии, используемого в этом варианте осуществления оптической системы передачи, согласно изобретению является устройство, имеющее, как было указано выше, отрицательный градиент хроматической дисперсии с большой абсолютной величиной.

Как было описано выше, при использовании устройства компенсации дисперсии такого типа устройство может быть выполнено имеющим небольшую длину. Следовательно, применение устройства компенсации дисперсии такого типа приводит к уменьшению величины воздействия, оказываемого на нелинейные свойства и иные параметры, отличные от дисперсионной характеристики, и позволяет создать оптическую систему передачи, имеющую хорошие характеристики оптических волокон с низкой дисперсией согласно вышеуказанным вариантам осуществления, и способную осуществлять высококачественную передачу со спектральным уплотнением.

Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления и могут быть использованы различные способы практического осуществления изобретения. Например, в оптической системе передачи согласно изобретению для уменьшения разности дисперсии в используемом диапазоне длин волн осуществляют объединение оптической линии передачи, содержащей в себе оптическое волокно с низкой дисперсией согласно одному из вышеуказанных вариантов осуществления, и устройства компенсации дисперсии, имеющего отрицательный градиент хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн. Следовательно, в варианте осуществления оптической системы передачи согласно изобретению оптическая линия передачи может быть выполнена путем соединения оптического волокна с низкой дисперсией по одному из вышеуказанных вариантов осуществления с другим оптическим волокном, например, с оптическим волокном, которое может функционировать в одномодовом режиме.

А конструкция устройства компенсации дисперсии, используемого в варианте осуществления оптической линии передачи, не имеет особых ограничений и может быть выбрана такой, которая является удобной. Однако в том случае, когда устройство компенсации дисперсии выполнено с использованием вышеописанного оптического волокна, компенсирующего дисперсию, может быть легко осуществлено изготовление устройства и его подключение к оптической линии передачи, содержащей в себе оптическое волокно с низкой дисперсией.

В вышеописанных вариантах осуществления оптических волокон с низкой дисперсией центральная сердцевина 1 и вторая периферийная сердцевина 3 легированы двуокисью германия (GeO₂), а первая периферийная сердцевина 2 легирована фтором (F). Однако в альтернативном варианте для варианта осуществления оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению может быть задан профиль распределения показателя преломления, изображенный на Фиг. 1, 2 или 3 посредством легирования первой периферийной сердцевины 2 двуокисью германия (GeО₂) и фтором (F) и регулировки количества этих легирующих присадок. Также может быть задан различный состав оптического волокна с низкой дисперсией согласно изобретению.

К тому же, несмотря на то, что в каждом из вышеуказанных вариантов осуществления оптическое волокно с низкой дисперсией было создано таким образом, чтобы в диапазоне длин волн от 1530 до 1560 нм для него отсутствовала такая длина волны, при которой дисперсия равна нулю, оптическое волокно с низкой дисперсией согласно изобретению может быть создано таким образом, чтобы для него отсутствовала длина волны нулевой дисперсии в любом используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм. В том случае, если оптическое волокно с низкой дисперсией согласно изобретению создано подобным образом, то поскольку может быть подавлено возникновение четырехволнового смешения при осуществлении передачи со спектральным уплотнением в используемом диапазоне длин волн, существует возможность получить оптическое волокно с низкой дисперсией, пригодное для передачи со спектральным уплотнением в более широкой полосе частот.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как описано выше, оптическое волокно с низкой дисперсией согласно данному изобретению и оптическая система передачи с использованием такого оптического волокна с низкой дисперсией могут обеспечить как увеличение эффективной площади сердцевины, так и уменьшение разности хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн и, следовательно, они в высокой степени пригодны для передачи со спектральным уплотнением.

Формула изобретения

1. Оптическое волокно с низкой дисперсией, представляющее собой оптическое волокно с дисперсионным смещением, выполненное путем покрытия центральной сердцевины первой периферийной сердцевиной, покрытия первой периферийной сердцевины второй периферийной сердцевиной и покрытия второй периферийной сердцевины оболочкой, в котором, если максимальное значение показателя преломления центральной сердцевины обозначено как n1, минимальное значение показателя преломления первой периферийной сердцевины обозначено как n2, максимальное значение показателя преломления второй периферийной сердцевины обозначено как n3, а показатель преломления оболочки обозначен как nс, то n1>n3>nc>n2; относительная разность Δ1 показателя преломления для максимального значения показателя преломления центральной сердцевины относительно оболочки составляет 0,4%≤Δ1≤0,7%; относительная разность Δ2 показателя преломления для минимального значения показателя преломления первой периферийной сердцевины относительно оболочки составляет 0,30%≤Δ2≤-0,05%; относительная разность Δ3 показателя преломления для максимального значения показателя преломления второй периферийной сердцевины относительно оболочки составляет 0,2%≤Δ3; отношение (а1/а2) диаметра а1 центральной сердцевины к диаметру а2 первой периферийной сердцевины равно по меньшей мере 0,4 и не превышает 0,7; а отношение (а3/а2) диаметра а3 второй периферийной сердцевины к диаметру а2 первой периферийной сердцевины не превышает 1,6.

2. Оптическое волокно с низкой дисперсией по п. 1, отличающееся тем, что во вторую периферийную сердцевину введена легирующая присадка, которая увеличивает показатель преломления SiO₂, распределение концентрации легирующей присадки в радиальном направлении оптического волокна во второй периферийной сердцевине имеет максимум, при этом максимум расположен на первой периферийной сердцевине в радиальном направлении относительно центра второй периферийной сердцевины.

3. Оптическое волокно с низкой дисперсией по п. 2, отличающееся тем, что присадкой является GeO₂.

4. Оптическое волокно с низкой дисперсией по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что между оболочкой и второй периферийной сердцевиной создают часть оболочки с низким показателем преломления, которая имеет показатель преломления меньший, чем оболочка.

5. Оптическое волокно с низкой дисперсией по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, отсутствует длина волны, при которой дисперсия равна нулю.

6. Оптическое волокно с низкой дисперсией по п. 4, отличающееся тем, что в используемом диапазоне длин волн, находящемся в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, отсутствует длина волны, при которой дисперсия равна нулю.

7. Оптическое волокно с низкой дисперсией по любому из пп. 1-3 и 6, отличающееся тем, что разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в диапазоне длин волн с шириной полосы 30 нм, который произвольным образом расположен в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, не превышает 2 пс/(нм/км).

8. Оптическое волокно с низкой дисперсией по п. 4, отличающееся тем, что разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в диапазоне длин волн с шириной полосы 30 нм, который произвольным образом расположен в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, не превышает 2 пс/(нм/км).

9. Оптическое волокно с низкой дисперсией по п. 5, отличающееся тем, что разность между максимальным значением и минимальным значением величины дисперсии в диапазоне длин волн с шириной полосы 30 нм, который произвольным образом расположен в пределах диапазона длин волн от 1450 до 1650 нм, не превышает 2 пс/(нм/км).

10. Оптическая система передачи, содержащая в себе оптическую линию передачи, которая содержит в себе оптическое волокно с низкой дисперсией по любому из пп. 1-9 и устройство компенсации дисперсии, которое имеет отрицательный градиент хроматической дисперсии в диапазоне длин волн от 1450 до 1650 нм, в которой положительный градиент хроматической дисперсии оптической линии передачи в этом диапазоне длин волн уменьшают посредством устройства компенсации дисперсии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12