ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО СО СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ Российский патент 2003 года по МПК G02B6/22 

Изобретение относится к оптическому волокну со смещенной дисперсией, которое имеет большую эффективную площадь сердцевины и низкий наклон дисперсии.

В основе настоящего изобретения используются заявки на патенты, зарегистрированные в Японии (японская заявка на патент Н11-212949/1999, японская заявка на патент Н11-230137/1999, японская заявка на патент 2000-64008, японская заявка на патент 2000-224491 и японская заявка на патент 2000-224492), и особенности, описанные в этих японских заявках на патенты, включены здесь как часть этого описания.

В системе дальней связи, такой как ретрансляционная система передачи с оптическими усилителями, в которой используются волоконно-оптические усилители, важной особенностью является уменьшение нелинейных оптических эффектов. Параметр, который называется нелинейным оптическим коэффициентом, служит в качестве показателя степени нелинейного оптического эффекта. Нелинейный оптический коэффициент выражается отношением n2/А_эф, где n2 - нелинейный показатель преломления и А_эф - эффективная площадь сердцевины. Значение n2 остается практически постоянной величиной и зависит главным образом от типа материала, при этом эффективным методом уменьшения нелинейных оптических эффектов является увеличение А_эф.

С другой стороны, в системах мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн, которые позволяют выполнить передачу с большим объемом информации, существует потребность в подавлении значения хроматической дисперсии и снижении наклона дисперсии. Хорошо известно, что в системе мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн, когда в полосе передачи существует длина волны при нулевой дисперсии, качество передачи падает из-за нелинейного оптического эффекта, вызванного четырехволновым смешением. Однако, так как большие значения хроматической дисперсии сопровождаются искажением формы сигнала, возникает необходимость в подавлении этого значения до определенного размера. Для того чтобы выполнить эти взаимоисключающие требования, было разработано оптическое волокно, которое называется оптическим волокном с ненулевой смещенной дисперсией, в котором значением хроматической дисперсии в используемом диапазоне длин волн управляют внутри узкого диапазона.

Кроме того, в системе мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн важным аспектом является уменьшение наклона дисперсии. Под наклоном дисперсии, который показывает зависимость длины волны от значения хроматической дисперсии, подразумевают крутизну кривой, полученной с помощью графика, на котором по горизонтальной оси отложена длина волны (нм), а по вертикальной оси - значение хроматической дисперсии (пc/км/нм). В системе мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн, если наклон дисперсии в линии передачи (оптическом волокне) является большим, то различие в значении хроматической дисперсии в пределах длин волн будет значительным. По этой причине, при учете очень большого значения дисперсии, которое зависит от длины волны, возникают трудности, связанные с качеством передачи, которое может сильно отличаться в различных каналах. Поэтому имеется потребность в получении меньшего наклона дисперсии.

Специфические значения для требуемых характеристик А_эф и дисперсии, которые обсуждены выше, будут отличаться в зависимости от используемой системы. В системе, в которой передача сигналов производится на очень большие расстояния, такой как система связи с подводными лодками, стремятся уменьшить нелинейный оптический эффект, возникающий в результате увеличения А_эф. С другой стороны, в системе, простирающейся от нескольких десятков до нескольких сотен километров, иногда существует потребность в подавлении значения дисперсии в широком диапазоне длин волн путем уменьшения наклона дисперсии. Кроме того, исходя из минимальных условий, которые требуются для линии передачи в оптической системе связи, оптическое волокно должно быть по существу одномодовым, и потери на изгибах необходимо поддерживать на уровне вплоть до 100 дБ/м или ниже.

Поэтому в последнее время были предложены способы влияния в определенной степени на увеличение А_эф и уменьшение наклона дисперсии с использованием различных форм распределения показателя преломления (профили показателя преломления), как, например, в выложенной японской заявке на патент Н10-62640/1998, выложенной японской заявке на патент Н10-293225/1998, выложенной японской заявке на патент Н8-220362/1996 и выложенной японской заявке на патент Н10-246830/1998.

На фиг. 10А-10С схематически изображены примеры форм распределения показателя преломления у такого оптического волокна со смещенной дисперсией.

На фиг.10А представлен один пример (ступенчатого) типа сердцевины с двумя формами распределения показателя преломления, при этом сформирована сердцевина 14, в которой позицией 11 обозначена центральная часть сердцевины, и ступенчатая часть 12 сердцевины выполнена вокруг ее внешней периферии, имеющей более низкий показатель преломления, чем у центральной части 11 сердцевины. Кроме того, вокруг внешней периферии этой сердцевины 14 выполнена оболочка 17, имеющая более низкий показатель преломления, чем у ступенчатой части 12 сердцевины.

В выложенной японской заявке на патент Н8-220362/1996 настоящим заявителем раскрыто использование решения для меньшего диаметра с целью увеличения А_эф в оптическом волокне со смещенной дисперсией, имеющей распределение показателя преломления для типа сердцевины с двойной формой.

Известно, что при увеличении диаметра сердцевины оптического волокна со смещенной дисперсией и поддержании подобия формы распределения показателя преломления существуют два или более решений, при которых значение хроматической дисперсии принимает необходимое значение. В то же время из решений, находящихся внутри диапазона, где характеристики длины волны отсечки и потерь на изгибах являются относительно приемлемыми для практического использования, решение, при котором диаметр сердцевины является относительно маленьким, называется решением для меньшего диаметра, и решение, при котором диаметр сердцевины является относительно большим, называется решением для большего диаметра.

На фиг.10В изображен пример формы распределения показателя преломления у сегментированного типа сердцевины, где сердцевина 24 имеет конфигурацию с промежуточной частью 22 с низким показателем преломления, которая выполнена вокруг внешней периферии центральной части 21 сердцевины с высоким показателем преломления, и с кольцевой частью 23 сердцевины, имеющей более высокий показатель преломления по сравнению с промежуточной частью 22, но более низкий показатель преломления по сравнению с центральной частью 21 сердцевины, выполненной вокруг внешней периферии этой промежуточной части 22. Кроме того, вокруг внешней периферии этой кольцевой части 23 сердцевины выполнена первая оболочка 25, имеющая более низкий показатель преломления по сравнению с промежуточной частью 22, и вокруг внешней периферии первой оболочки 25 выполнена вторая оболочка 26, имеющая более высокий показатель преломления по сравнению с первой оболочкой 25, но более низкий показатель преломления по сравнению с промежуточной частью 22, таким образом получая конфигурацию оболочки 27.

Кроме того, в выложенной японской заявке на патент Н11-119045/1999 (опубликованной) настоящим заявителем раскрыто оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое хорошо подходит для оптических систем связи, в которых снижение наклона дисперсии является еще более строгим требованием по сравнению с увеличением А_эф, с использованием решения для большего диаметра в сегментированном типе сердцевины для формы распределения показателя преломления.

На фиг. 10С изображен пример формы распределения показателя преломления O-образного кольцевого типа, в котором сердцевина 34 имеет конфигурацию в виде двухслойной структуры, при этом периферийная часть 32 сердцевины с высоким показателем преломления выполнена вокруг внешней периферии центральной части 31 сердцевины с низким показателем преломления в центре. Вокруг внешней периферии этой сердцевины 34 выполнена оболочка 37 с более низким показателем преломления по сравнению с периферийной частью 32 сердцевины, таким образом получая конфигурацию формы распределения показателя преломления для трехслойной структуры выпуклого типа, содержащей оболочку 37.

Однако в предложенных в последнее время оптических волокнах со смещенной дисперсией при таких условиях, когда они являются по существу одномодовыми и потери на изгибах поддерживаются вплоть до 100 дБ/м или ниже, очень трудно реализовать одновременно достаточное увеличение А_эф и снижение наклона дисперсии.

Например, при рассмотрении оптического волокна, имеющего тип сердцевины с двойной формой, в котором используется решение для меньшего диаметра, раскрытое в выложенной японской заявке на патент Н8-220362/1996, минимальный наклон дисперсии составляет около 0,10 пс/км/нм², в результате чего это оптическое волокно иногда не отвечает требованиям практического применения в системах, где строго требуется снижение наклона дисперсии.

С помощью оптического волокна с сегментированным типом сердцевины, где используется решение для большего диаметра, раскрытое в выложенной японской заявке на патент Н11-119045/1999, получены характеристики, близкие к тем, которые требуются в более современных системах мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн. Однако, так как форма распределения показателя преломления содержит пятислойную структуру, в которой увеличивается и уменьшается показатель преломления, характеристики изменяются по существу в зависимости от положения, ширины, формы и так далее для каждого слоя. Соответственно, в процессе изготовления требуется высокий уровень управляемости такими структурными параметрами, как радиус и относительная разность показателей преломления каждого слоя. Поэтому существует предел, до которого можно улучшать производительность выпускаемой продукции.

Кроме того, при увеличении числа каналов (то есть числа мультиплексированных длин волн) требуется оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое можно использовать во всем широком диапазоне длин волн передачи от 1490 до 1625 нм, в который добавлен так называемый диапазон L (1570-1610 нм).

Известное оптическое волокно со смещенной дисперсией и увеличенным А_эф предназначено для передачи в рассматриваемом диапазоне 1550 нм, поэтому в настоящее время отсутствует оптическое волокно, которое имело бы характеристики в диапазоне L, отвечающие современным требованиям. Во многих случаях потери на изгибах становятся большими, особенно в диапазоне L.

Задача настоящего изобретения, которое предложено с учетом условий, описанных выше, заключается в том, чтобы обеспечить оптическое волокно со смещенной дисперсией, с помощью которого можно было бы удовлетворительно реализовать увеличение А_эф и снижение наклона дисперсии одновременно при таких условиях, при которых реализуется по существу одномодовый режим распространения, и потери на изгибах поддерживаются на уровне 100 дБ/м или менее.

Другая задача заключается в том, чтобы обеспечить оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое имело бы стабильные характеристики и, по возможности, простую структуру, которое, тем не менее, можно было бы изготавливать эффективным способом.

Другая задача заключается в том, чтобы обеспечить оптическое волокно со смещенной дисперсией, с помощью которого можно удовлетворительно реализовать увеличение А_эф и снижение наклона дисперсии одновременно при таких условиях, когда реализуются по существу одномодовый режим распространения, и потери на изгибах поддерживаются на уровне 100 дБ/м или менее, даже в широком диапазоне длин волн, в который добавлен диапазон L, перекрывающий длину волн от 1490 до 1625 нм.

Другая задача заключается в том, чтобы выполнить оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое имеет низкие потери на изгибах, особенно в диапазоне L.

Для того чтобы решить поставленные выше задачи, первое оптическое волокно со смещенной дисперсией согласно настоящему изобретению представляет собой оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое имеет форму распределения показателя преломления, содержащую центральную часть сердцевины с высоким показателем преломления, ступенчатую часть сердцевины с более низким показателем преломления по сравнению с центральной частью сердцевины, которая выполнена вокруг ее внешней периферии, и оболочку с более низким показателем преломления по сравнению со ступенчатой частью сердцевины, которая выполнена вокруг внешней периферии ступенчатой части сердцевины, в котором оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн, выбранном от 1490 до 1625 нм, А_эф от 45 до 90 мкм², наклон дисперсии 0,05-0,14 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и значение хроматической дисперсии от -0,5 до -8,0 пс/км/нм или от +0,05 до +10,0 пс/км/нм, и имеет длину волны отсечки, при которой по существу осуществляется одномодовое распространение.

Второе оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в первом оптическом волокне со смещенной дисперсией решение для большего диаметра принимается для диаметра сердцевины, и оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн, выбранном от 1490 до 1625 нм, А_эф от 45 до 70 мкм², наклон дисперсии от 0,05 до 0,08 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и значение хроматической дисперсии от -0,5 до -8,0 пс/км/нм, и имеет верхнюю критическую длину волны, при которой осуществляется по существу одномодовое распространение.

Третье оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что во втором оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины обозначен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления самой дальней от центра оболочки выбран в качестве опорного, - как Δ1 и относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2, r2/r1 принимает значения от 4 до 12, Δ2/Δ1 - от 0,05 до 0,15 и Δ1 - от 0,55 до 0,85%.

Четвертое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в оптическом волокне со смещенной дисперсией оболочка содержит первую оболочку, выполненную вокруг внешней периферии упомянутой ступенчатой части сердцевины, и вторую оболочку, имеющую более высокий показатель преломления по сравнению с первой оболочкой, выполненную вокруг внешней периферии первой оболочки.

Пятое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в четвертом оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, радиус первой оболочки - как r3, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления самой дальней от центра оболочки выбран в качестве опорного, обозначается как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2 и относительная разность показателей преломления первой оболочки - как Δ3, r2/r1 принимает значения от 4 до 12, Δ2/Δ1 - от 0,05 до 0,15, Δ1 - от 0,55 до 0,85%, Δ3 - от -0,3 до 0% и (r3-r2)/r1 - от 0,2 до 4,0.

Шестое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в первом оптическом волокне со смещенной дисперсией решение для большего диаметра принимается для диаметра сердцевины, и оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн, выбранном от 1490 до 1625 нм, А_эф от 45 до 70 мкм², наклон дисперсии от 0,05 до 0,075 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и значение хроматической дисперсии от +0,05 до +10,0 пс/км/нм, и имеет длину волны отсечки, при которой реализуется по существу одномодовое распространение.

Седьмое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в шестом оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления самой дальней от центра оболочки выбран в качестве опорного, - как Δ1 и относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2, r2/r1 принимает значения от 4 до 12, Δ1 - от 0,55 до 0,75% и Δ2/Δ1 - от 0,05 до 0,15.

Восьмое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в шестом оптическом волокне со смещенной дисперсией оболочка содержит первую оболочку, выполненную вокруг периферии ступенчатой части сердцевины, и вторую оболочку, выполненную вокруг ее внешней периферии.

Девятое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в восьмом оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, радиус первой оболочки - как r3, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления второй оболочки выбран в качестве опорного, - как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2, относительная разность показателей преломления первой оболочки - как Δ3, отношение r2/r1 принимает значение от 4 до 12, Δ1 - от 0,55 до 0,75%, Δ2/Δ1 - от 0,05 до 0,15, Δ3 - от -0,1 до 0% и (r3-r2)/r1 - от 0,2 до 4,0.

Десятое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в первом оптическом волокне со смещенной дисперсией решение для меньшего диаметра принимается для диаметра сердцевины, и оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн, выбранном от 1490 до 1625 нм, А_эф от 65 до 95 мкм², наклон дисперсии от 0,08 до 0,14 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и абсолютные значения хроматической дисперсии от 0,5 до 0,8 пс/км/нм, и имеет длину волны отсечки, при которой реализуется по существу одномодовое распространение.

11-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в десятом оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, - как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2, отношение r2/r1 - как x и Δ2/Δ1 - как у, 5≤x≤10, 0,08≤y≤0,22 и 0,6%≤Δ1≤1,2%.

12-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией представляет собой десятое оптическое волокно со смещенной дисперсией, имеющее длину волны при нулевой дисперсии на стороне более длинных длин волн по сравнению с используемым диапазоном длин волн.

13-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в 12-ом оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, - как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части преломления - как Δ2, r2/r1 - как x и Δ2/Δ1 - как у, 6≤х≤7, 0,1≤y≤0,18, y≤(-0,02х+0,24), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф принимает значения от 65 до 75 мкм² и наклон дисперсии составляет 0,125 пс/км/нм² или менее.

14-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в 12-ом оптическом волокне со смещенной дисперсией 7≤х≤8, 0,1≤y≤0,16, y≥(-0,016х+0,21), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф принимает значения от 70 до 80 мкм² и наклон дисперсии составляет 0,130 пс/км/нм² или менее.

15-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в 12-ом оптическом волокне со смещенной дисперсией 7≤x≤8,5, 0,1≤y≤0,16, (-0,02х+0,26)≤у≤(-0,02х+0,32), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф принимает значения от 75 до 85 мкм² и наклон дисперсии составляет 0,135 пс/км/нм² или менее.

16-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией представляет собой десятое оптическое волокно со смещенной дисперсией, имеющее длину волны нулевой дисперсии на краю более коротких длин волн по сравнению с используемым диапазоном длин волн.

17-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в 16-ом оптическом волокне со смещенной дисперсией, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины - как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, - как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2, r2/r1 - как x и Δ2/Δ1 - как у, 5≤x≤8, 0,12≤y≤0,22, (-0,02х+ 0,24)≤y≤(-0,02х+0,34), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф принимает значения от 65 до 75 мкм² и наклон дисперсии составляет 0,110 пс/км/нм² или менее.

18-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в 16-ом оптическом волокне со смещенной дисперсией 5,5≤x≤8, 0,12≤y≤0,20, (-0,02х+0,25)≤y≤(-0,02х+0,33), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф принимает значения от 70 до 80 мкм² и наклон дисперсии составляет 0,115 пс/км/нм² или менее.

19-ое оптическое волокно со смещенной дисперсией характеризуется тем, что в 16-ом оптическом волокне со смещенной дисперсией 6≤x≤8, 0,12≤y≤0,20, (-0,02х+0,26)≤y≤(-0,02х+0,35), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф принимает значения от 75 до 85 мкм² и наклон дисперсии составляет 0,125 пс/км/нм² или менее.

Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1А изображает диаграмму первого примера формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией согласно настоящему изобретению;
фиг. 1В изображает диаграмму второго примера формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 изображает график, на котором представлен анализ примера, когда первый пример формы распределения показателя преломления, представленный в виде диаграммы на фиг.1А, используется в первом варианте осуществления;
фиг.3 изображает график, на котором представлен пример зависимости значений хроматической дисперсии от длины волны для оптического волокна со смещенной дисперсией согласно первому варианту осуществления;
фиг.4 изображает график изменения потерь на изгибах в соответствии с комбинациями значений Δ3 и (r3-r2)/r1, когда второй пример формы распределения показателя преломления, показанный в виде диаграммы на фиг.1В, используется в первом варианте осуществления;
фиг. 5 изображает график, на котором представлен анализ примера, когда форма распределения показателя преломления, представленного в виде диаграммы на фиг.1А, используется во втором варианте осуществления;
фиг. 6А и 6В изображают графики изменения потерь на изгибах А_эф соответственно, согласно комбинациям значений Δ3 и (r3-r2)/r1, когда второй пример формы распределения показателя преломления, показанного в виде диаграммы на фиг.1В, используется во втором варианте осуществления;
фиг. 7 изображает график результатов анализа, представляющих следы решений для меньшего диаметра, когда значения Δ2/Δ1 и Δ1 изменяются при значениях для r2/r1 5, 7 и 9 соответственно в третьем варианте осуществления;
фиг. 8 изображает график распределения характеристических значений, связанных с изменениями в Δ2/Δ1 и Δ1, когда r2/r1 = 7 в третьем варианте осуществления;
фиг. 9 изображает график распределения характеристических значений, связанных с изменениями в Δ2/Δ1 и Δ1, когда r2/r1 = 9 в третьем варианте осуществления;
фиг.10А изображает диаграмму примера формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией предшествующего уровня техники;
фиг.10В изображает диаграмму примера формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией предшествующего уровня техники;
фиг.10С изображает диаграмму примера формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией предшествующего уровня техники.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Оптическое волокно со смещенной дисперсией, согласно настоящему изобретению, имеет форму распределения показателя преломления, содержащую центральную часть сердцевины с высоким показателем преломления, ступенчатую часть сердцевины с более низким показателем преломления по сравнению с центральной частью сердцевины, выполненную вокруг внешней периферии центральной части сердцевины, и оболочку с более низким показателем преломления по сравнению со ступенчатой частью сердцевины, выполненную вокруг внешней периферии ступенчатой части сердцевины.

Более того, с помощью подбора структурных параметров получают оптическое волокно со смещенной дисперсией, где в используемом диапазоне длин волн, выбранном из диапазона 1490-1625 нм, А_эф принимает значения от 45 до 90 мкм², наклон дисперсии от 0,05 до 0,14 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и значение хроматической дисперсии от -0,5 до -8,0 пс/км/нм или от 0,05 до 10 пс/км/нм, которое имеет длину волны отсечки, при которой реализуется по существу одномодовое распространение.

Ниже приводится подробное описание настоящего изобретения на примере первого, второго и третьего вариантов осуществления.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг.1А представлен первый пример формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией в этом первом варианте осуществления.

Эта форма распределения показателя преломления имеет конфигурацию сердцевины 4, в которой ступенчатая часть 2 сердцевины выполнена вокруг внешней периферии центральной части 1 сердцевины и оболочка 7 однослойной структуры, которая имеет постоянный показатель преломления, выполнена вокруг внешней периферии сердцевины 4.

Центральная часть 1 сердцевины имеет самый высокий показатель преломления, ступенчатая часть 2 сердцевины имеет показатель преломления ниже, чем у центральной части 1 сердцевины, и оболочка 7 имеет показатель преломления ниже, чем у ступенчатой части 2 сердцевины.

Символы r1 и r2 на фигуре обозначают соответственно радиусы центральной части 1 сердцевины и ступенчатой части 2 сердцевины, тогда как Δ1 и Δ2 обозначают соответственно относительную разность показателей преломления центральной части 1 сердцевины и относительную разность показателей преломления ступенчатой части 2 сердцевины, когда показатель преломления оболочки 7 используется в качестве опорного.

В этом примере центральная часть 1 сердцевины и ступенчатая часть 2 сердцевины выполнены из кварцевого стекла, легированного германием, в которое был добавлен германий, проявляющий эффект увеличения показателя преломления, тогда как оболочка 7 выполнена из чистого кварцевого стекла.

Кроме того, в форме распределения показателя преломления оптического волокна со смещенной дисперсией граница между каждым слоем (то есть центральной частью 1 сердцевины, ступенчатой частью 2 сердцевины и оболочкой 7) не обязательно будет определенной, как показано на фиг.1А, но вместо этого может находиться в состоянии закругления, которое проявляется в так называемом провисании, и не будет, в частности, ограниченной до тех пор, пока эффективно будут проявляться характеристики оптического волокна со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления.

В оптическом волокне со смещенной дисперсией настоящего варианта осуществления диапазон длин волн, простирающийся от 1490 до 1625 нм и обычно от 1490 до 1610 нм, используется главный диапазон длин волн и диапазон длин волн, имеющий подходящую ширину для длин волн, выбирается из этих диапазонов при определении технических условий варианта осуществления. Эти диапазоны длин волн в основном делятся на три диапазона длин волн в соответствии с диапазоном усиления длин волн, который имеют волоконно-оптические усилители, используемые в оптической системе связи. Более конкретно, общепринятым обозначением для диапазона длин волн, простирающегося от 1490 до 1530 нм, является диапазон S, для диапазона длин волн, простирающегося от 1530 до 1565 нм, - диапазон С и для диапазона длин волн, простирающегося от 1565 до 1625, но обычно от 1490 до 1610 нм, - диапазон L. В современных системах в основном используется диапазон С, но в разрабатываемых в настоящее время системах предполагается использовать помимо диапазона С диапазон L для того, чтобы удовлетворить требования, предъявляемые к диапазонам, проявляющим повышенный объем передач.

А_эф находят по следующей формуле:

где а - радиус сердцевины и Е(а) - интенсивность электрического поля, изменяющаяся по радиусу а.

В этом варианте осуществления, когда А_эф в используемом диапазоне длин волн меньше 45 мкм², нелинейный оптический эффект подавляется недостаточно. Очень трудно изготовить оптическое волокно со смещенной дисперсией, в котором А_эф превышает 70 мкм².

Как упомянуто выше, чем меньше значение наклона дисперсии в используемом диапазоне длин волн, тем лучше. В этом варианте осуществления можно реализовать очень маленькие значения для наклона дисперсии в используемом диапазоне длин волн, то есть от 0,05 до 0,08 пс/км/нм². При превышении значения 0,08 пс/км/нм² зависимость длины волны от значения хроматической дисперсии становится очень большой, что представляет иногда определенные трудности для этого варианта осуществления при применении в системах мультиплексирования с разделением по длинам волн. При значениях менее 0,05 пс/км/нм² становится очень трудным процесс изготовления.

Под потерями на изгибах подразумевается значение, которое наблюдается в используемом диапазоне длин волн при условии, что диаметр изгиба (2R) равен 20 мм.

Чем меньше потери на изгибах, тем лучше. В этом варианте осуществления потери на изгибах составляют 100 дБ/м или менее и предпочтительно 40 дБ/м или менее. При превышении значения 100 дБ/м потери при передаче быстро увеличиваются из-за слабых изгибов, которые передаются оптическому волокну со смещенной дисперсией, и во время операций прокладки или других работ возникают излишние потери, что также является недостатком.

В этом варианте осуществления значение хроматической дисперсии находятся внутри диапазона от -0,5 до -8,0 пс/км/нм. Когда это значение становится больше -0,5 пс/км/нм, значение хроматической дисперсии достигает нуля, и сразу возникает четырехволновое смешение, которое представляет собой один из нелинейных оптических эффектов, что является недостатком. При значении меньше -8,0 пс/км/нм происходит искажение формы сигнала за счет наведенной дисперсии, и искажение характеристик передачи становится очень большим, что создает дополнительные проблемы. Однако диапазон допустимых значений дисперсии на практике может изменятся в зависимости от расстояния, на котором происходит передача, и других конструктивных факторов системы.

Кроме того, так как оптическое волокно со смещенной дисперсией в этом варианте осуществления является одномодовым оптическим волокном, необходимо иметь длину волны отсечки, которая по существу гарантировала бы одномодовое распространение в используемом диапазоне длин волн.

Обычно длины волн отсечки определяют с помощью значений, основанных на способе 2m CCITT (который в дальнейшем называется способом 2m, "CCITT - Международный консультационный комитет по телефонной и телеграфной связи (современное название ITU-T)"). Однако в реальных условиях использования оптического волокна с большой длиной одномодовое распространение возможно даже в случае, когда это значение находится на краю более длинных длин волн относительно нижнего предельного значения в используемом диапазоне длин волн.

Поэтому в оптическом волокне со смещенной дисперсией этого варианта осуществления длина волны отсечки, которая определяется с помощью способа 2m, устанавливается с возможностью одномодового распространения в соответствии с длиной используемого оптического волокна со смещенной дисперсией и используемым диапазоном длин волн. Более конкретно, если длина волны отсечки в способе 2m составляет 1800 нм или менее при условии, что длина равна приблизительно 5000 м или более, то можно влиять на одномодовое распространение в используемом диапазоне длин волн так, как описано выше.

Конфигурация, удовлетворяющая таким характеристикам, описана ниже совместно с ее предысторией исследований.

В этом варианте осуществления сначала используется решение для большего диаметра в качестве диаметра сердцевины, как описано ранее. Более конкретно, при установке структурных параметров, которые удовлетворяют численным диапазонам для r2/r1, Δ2/Δ1 и Δ1, которые описаны ниже с использованием моделирования, установки делаются так, чтобы диаметр сердцевины стал решением для большего диаметра, и устанавливаются такие расчетные условия, которые удовлетворяют таким характеристическим значениям, как А_эф, наклон дисперсии и так далее, в диапазоне длин волн, необходимом для использования, как описано выше. Кроме того, исходя из реального способа изготовления оптического волокна со смещенной дисперсией, согласно этому варианту осуществления, можно использовать известный способ, такой как ХОП (химическое осаждение из паровой фазы, CVD), ХОПТЗ (химическое осаждение из паровой фазы на торец заготовки, VAD) и так далее.

На фиг. 2 изображен график, на котором представлен пример анализа, проведенного в случае, когда используется форма распределения показателя преломления для этого первого примера.

Значения 5, 7 и 10, соответствующие символам и +, которые представлены на графике, являются значениями для r2/r1 (коэффициент ступенчатого увеличения), которое представляет собой отношение радиусов центральной части 1 сердцевины и ступенчатой части 2 сердцевины (фиг.1А). На графике значение А_эф отложено по горизонтальной оси, и наклон дисперсии отложен по вертикальной оси для длины волны 1550 нм.

Из этого графика видно, что А_эф имеет тенденцию к увеличению при увеличении значения r2/r1, тогда как наклон дисперсии имеет тенденцию к уменьшению. Для того, чтобы выполнить требования к диапазонам численных значений для значения хроматической дисперсии и потерь на изгибах, упомянутых ранее, предпочтительно, чтобы r2/r1 было равно 4 или более. При значении отношения менее 4 очень трудно реализовать характеристики, которые будут лучше, чем у известного оптического волокна со смещенной дисперсией. При превышении значения отношения 12 падает производительность, что является проблематичным.

Необходимо также, чтобы значения отношения Δ2/Δ1 находились внутри диапазона 0,05-0,15. При значении менее 0,05 потери на изгибах становятся большими, что является недостатком. При превышении значения 0,15 длина волны отсечки становится длинной, после чего, в некоторых случаях, нельзя поддерживать устойчивую одномодовою передачу.

Значение Δ1 выбирается в диапазоне 0,55-0,85%. Когда это значение становится меньше 0,55%, очень трудно установить используемый диапазон длин волн в пределах -0,5 - -8,0 пс/км/нм. Когда Δ1 становится большим, значение дисперсии можно сделать маленьким, но при превышении 0,85% А_эф нельзя сделать достаточно большим, что является недостатком.

Расчет производится путем выбора комбинаций численных значений из этих численных диапазонов для r2/r1, Δ2/Δ1 и Δ1 для того, чтобы получить характеристики оптического волокна со смещенной дисперсией согласно этому варианту осуществления.

Кроме того, в оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, в частности, r2, то есть радиус сердцевины, не ограничен. Обычно это значение будет находиться в диапазоне 10-25 мкм. Внешний диаметр оболочки 7 обычно выбирается равным приблизительно 125 мкм.

В таблице 1 показаны эти специфические примеры расчета оптических волокон со смещенной дисперсией, которые удовлетворяют таким условиям. В этой таблице λ_cf- длина волны отсечки волокна, которую получают на основе способа 2m, λ_op- длина волны, на которой измеряют характеристики, и ДМП - диаметр модового поля.

В каждом из этих примеров получены характеристики, которые удовлетворяют предпочтительным численным диапазонам для А_эф, наклона дисперсии, значения хроматической дисперсии, потерь на изгибах и длины волны отсечки, которые подходят для систем мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн.

График (а), приведенный на фиг.3, представляет собой пример зависимости длины волны от значения хроматической дисперсии, который имеет профиль, показанный в таблице 1. Все профили, показанные в табл.1, имеют приблизительно одну и ту же зависимость длины волны со значениями дисперсии -0,5 пс/км/нм или менее в диапазоне, который называется диапазоном С, вплоть до приблизительно 1570 нм, в результате чего видно, что эти оптические волокна подходят для системы передачи с МРДВ (мультиплексирование с разделением по длинам волн), в которой используется диапазон С.

При получении зависимостей длины волны от значения хроматической дисперсии, как показано на графике (b) на фиг.3, диапазон, в котором можно получить значения хроматической дисперсии -0,5 пс/км/нм или менее, можно увеличить приблизительно до 1600 нм. То есть по сравнению с оптическими волокнами, которые имеют характеристики, представленные на графике (а) на фиг.3, оптические волокна, имеющие характеристики, представленные на графике (b) на фиг. 3, позволяют увеличить диапазон длин волн, которые можно использовать в системе передачи МРДВ. В таблице 2 представлены примеры типов профиля, которые приводят к характеристикам, показанным на графике (b) на фиг.3.

На фиг.1В изображен второй пример формы распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией согласно настоящему варианту осуществления.

Эта форма распределения показателя преломления отличается от формы распределения показателя преломления в первом примере, который описан ранее, тем, что оболочка 7 имеет двухслойную структуру, содержащую первую оболочку 5 и вторую оболочку 6.

В этой оболочке 7 показатель преломления самой дальней от центра второй оболочки 6 является высоким, тогда как первая оболочка 5 имеет более низкий показатель преломления, чем у второй оболочки 6.

На этой фигуре символ r3 - радиус первой оболочки 5, тогда как Δ3 - относительная разность показателей преломления первой оболочки 5, когда показатель преломления самой дальней от центра второй оболочки 6 выбран в качестве опорного. Символы r1 и r2 обозначают то же самое, как и на фиг.1А, тогда как Δ1 и Δ2 представляют собой соответственно относительные разности показателей преломления центральной части 1 сердцевины и ступенчатой части 2 сердцевины, когда показатель преломления второй оболочки 6 выбран в качестве опорного.

В этом примере центральная часть 1 сердцевины и ступенчатая часть 2 сердцевины выполнены из кварцевого стекла, легированного германием, первая оболочка 5 - из кварцевого
стекла, легированного фтором, в который был добавлен фтор, проявляющий эффект уменьшения показателя преломления, и вторая оболочка 6 выполнена из чистого кварцевого стекла.

Кроме того, как и в первом примере, границы между каждым слоем (то есть центральной частью 1 сердцевины, ступенчатой частью 2 сердцевины, первой оболочкой 5 и второй оболочкой 6) необязательно будут определенными, но вместо этого могут находиться в состоянии закругления, которое проявляется в так называемом провисании.

В оптическом волокне со смещенной дисперсией, которое имеет такую же форму распределения показателя преломления, как и во втором примере, с помощью установки соответствующих структурных параметров для центральной части 1 сердцевины и ступенчатой части 2 сердцевины, то есть r1 и Δ1, с одной стороны, и r2 и Δ2, с другой стороны, таким способом, чтобы они попали удовлетворительно в численные диапазоны для r2/r1, Δ2/Δ1 и Δ1, показанные в первом примере, который описан ранее, и так, чтобы в этом варианте осуществления можно было реализовать А_эф и другие характеристические значения, получены те же самые преимущества, как и в первом примере.

При осуществлении конфигурации с добавленной первой оболочкой 5 становится возможным дополнительное уменьшение потерь на изгибах по сравнению с первым примером. При отсутствии конкретных ограничений и выборе формы распределения показателя преломления согласно этому второму примеру потери на изгибах можно установить на уровне 100 дБ/м или менее и предпочтительно на уровне 40 дБ/м или менее.

Кроме того, преимуществом, которое можно также реализовать, является то, что в зависимости от того, как структурные параметры (их комбинации) установлены, можно сделать длину волны отсечки даже короче или можно дополнительно увеличить А_эф.

На фиг.4 изображен график, который показывает изменения потерь на изгибах, полученных в результате комбинаций Δ3 и (r3-r2)/r1, когда Δ3 и r3 изменяются при поддержании постоянными Δ1, Δ2, r1 и r2. Значения (r3-r2)/r1 отложены по горизонтальной оси, и значения Δ3 отложены по вертикальной оси. При этом Δ1=0,61%, Δ2=0,05% и r2/r1=10.

Из этого графика видно, что потери на изгибах становятся меньше при увеличении сдвигов Δ3 от 0 до минусового значения, то есть чем больше сдвиги, тем меньше становится показатель преломления первой оболочки 5, и уменьшение показателя преломления, которое вызвано первой оболочкой 5, становится больше. Потери на изгибах также имеют тенденцию к уменьшению с увеличением значения (r3-r2)/r1, то есть с увеличением значения r3.

Таким образом, так как потери на изгибах изменяются в соответствии с комбинациями Δ3 и (r3-r2)/r1, существует относительно большая свобода установки структурных параметров (Δ3, r3) для первой оболочки 5 для того, чтобы удовлетворительно реализовать подходящий численный диапазон для потерь на изгибах.

На фиг. 4, например, потери на изгибах 30 дБ/м или приблизительно такие же можно получить как с помощью комбинации, где (r3-r2)/r1=0,6 и Δ3=-0,18%, так и с помощью комбинации, где (r3-r2)/r1=1,8 и Δ3=-0,05%. Соответственно, если учитываются только потери на изгибах, то можно принять каждую из этих комбинаций.

Однако, так как потери при передаче имеют тенденцию к увеличению в случае, когда значение Δ3 становится маленьким (то есть когда это значение приводит к сдвигу в отрицательную сторону), то предпочтительно, чтобы Δ3 было равно -0,3% или более.

Кроме того, так как при изготовлении возникают проблемы, когда значение (r3-r2)/r1 становится большим (то есть когда r3 становится большим), то предпочтительно, чтобы (r3-r2)/r1 было равно 4,0 или менее. И так как Δ3 необходимо устанавливать на маленькое значение, когда (r3-r2)/r1 является маленьким, то потери при передаче имеют тенденцию к увеличению, и возникают также проблемы при изготовлении, в результате чего предпочтительно, чтобы (r3-r2)/r1 было равно 0,2 или более.

Таблица 3 представляет собой специфические примеры расчета оптических волокон со смещенной дисперсией, которые удовлетворяют условиям, перечисленным ниже. В каждом из этих примеров получены характеристики, которые удовлетворяют предпочтительным численным диапазонам для А_эф, наклона дисперсии, значений хроматической дисперсии, потерь на изгибах и длины волны отсечки в этом варианте осуществления, которые походят для системы мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн. Примеры расчета, приведенные в этой таблице, представляют собой примеры применения, главным образом, в диапазоне С. Как и в первом примере, возможны расчеты, которые удовлетворяют техническим условиям для диапазона L, а не только для диапазона С.

В этом варианте осуществления получено оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое удовлетворяет условиям по существу одномодового распространения и проявляет потери на изгибах 100 дБ/м или менее, с помощью чего можно также адекватно увеличить А_эф и в достаточной степени уменьшить наклон дисперсии. Более конкретно, с помощью этого варианта осуществления можно реализовать очень маленькие значения для наклона дисперсии.

Таким образом, можно выполнить оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое является практически идеальным для систем мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн.

Кроме того, так как проявляется сравнительно простая форма распределения показателя преломления, то существует несколько структурных параметров, которыми необходимо управлять в процессе изготовления, что является преимуществом при изготовлении и делает возможным эффективное получение требуемых характеристик.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Первый пример формы распределения показателя преломления в оптическом волокне со смещенной дисперсией этого второго варианта осуществления является таким же, как и форма распределения показателя преломления, показанная на фиг. 1А, который описан ранее, при этом вид с двойной формой выполнен с помощью сердцевины 4, в которой ступенчатая часть 2 сердцевины выполнена вокруг внешней периферии центральной части 1 сердцевины и оболочка 7 однослойной структуры, имеющая равномерный показатель преломления, выполнена вокруг ее внешней периферии.

Центральная часть 1 сердцевины имеет самый высокий показатель преломления, ступенчатая часть 2 сердцевины имеет более низкий показатель преломления по сравнению с центральной частью 1 сердцевины и оболочка 7 имеет показатель преломления ниже, чем у ступенчатой части 2 сердцевины.

В этом примере центральная часть 1 сердцевины и ступенчатая часть 2 сердцевины выполнены из кварцевого стекла, легированного германием, в который был добавлен германий, который проявляет эффект увеличения показателя преломления, тогда как оболочка 7 сформирована, например, из чистового кварцевого стекла.

Кроме того, в форме распределения показателя преломления оптического волокна со смещенной дисперсией границы между каждый слоем (то есть центральной частью 1 сердцевины, ступенчатой частью 2 сердцевины и оболочкой 7) необязательно будут определенными, но вместо этого могут находиться в состоянии закругления, которое проявляется в так называемом провисании, и в этом случае не существует конкретного ограничения до тех пор, пока можно будет реализовать эффективным способом характеристики оптического волокна со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления.

Второй пример формы распределения показателя преломления в оптическом волокне со смещенной дисперсией настоящего варианта осуществления является таким же, как и пример, показанный на фиг.1В и описанный ранее.

Эта форма распределения показателя преломления отличается от формы распределения показателя преломления первого примера тем, что оболочка 7 в этом случае имеет двухслойную структуру, содержащую первую оболочку 5, которая выполнена вокруг внешней периферии ступенчатой части 2 сердцевины (сердцевина 4), и вторую оболочку 6, которая выполнена вокруг внешней периферии первой оболочки 5.

В этом примере первая оболочка 5 выполнена из кварцевого стекла, легированного фтором, в которое был добавлен фтор, который способствует уменьшению показателя преломления.

Диапазон длин волн, который используется в оптическом волокне со смещенной дисперсией настоящего варианта осуществления, выбирается из диапазона 1490-1625 нм, но обычно из диапазона 1490-1610 нм, как диапазона длин волн с подходящей шириной длины волны. Например, диапазон длин волн (такой как 1500-1520 нм) выбирается из диапазона 1490-1530 нм, который имеет заданную ширину длины волны. Либо выбирается диапазон длин волн (такой как 1540-1565 нм) из диапазона 1530-1570 нм, который имеет заданную ширину длины волны. Либо выбирается диапазон длин волн (такой как 1570-1600 нм), который имеет заданную ширину длины волны, из диапазона 1570-1625 нм, который является так называемым диапазоном L, обычно из диапазона 1570-1610 нм.

Таким образом, одна из характеристик этого варианта осуществления заключается в том, что используемый диапазон длин волн можно выбирать из диапазона L.

С другой стороны, весь диапазон 1490-1625 нм можно сделать используемым диапазоном длин волн (диапазон длин волн передачи).

В оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, значение хроматической дисперсии составляет от +0,05 до +10,0 пс/км/нм. Когда это значение меньше, чем +0,05 пс/км/нм, значение хроматической дисперсии достигает нуля, и быстро возникает четырехволновое смешение, которое является одним из нелинейных оптических эффектов, что является недостатком. С другой стороны, при превышении значения +10,0 пс/км/нм происходит искажение формы сигнала и иногда заметно ухудшаются характеристики передачи.

Значение А_эф находят с помощью той же самой математической формулы, которая была приведена в первом варианте осуществления, описанном ранее.

Оптическое волокно со смещенной дисперсией в этом варианте осуществления имеет А_эф от 45 до 70 мкм² в используемом диапазоне длин волн, в результате чего можно подавить нелинейные оптические эффекты. Когда А_эф меньше 45 мкм², снижение нелинейных оптических эффектов становится недостаточным, тогда как при превышении 70 мкм² становиться очень трудным процесс изготовления.

Очень маленькие значения от 0,050 до 0,075 пс/км/нм² можно реализовать для наклона дисперсии в используемом диапазоне длин волн. В результате этого можно предотвратить ухудшение передачи, вызванное наклоном дисперсии при мультиплексированных передачах с разделением по длинам волн.

Потери на изгибах определяются тем же самым способом, который был упомянут ранее.

Чем меньше потери на изгибах, тем лучше. В этом варианте осуществления потери на изгибах устанавливают на уровне 100 дБ/м или менее и предпочтительно на уровне 50 дБ/м или менее. При превышении значения 100 дБ/м потери при передаче быстро увеличиваются из-за слабых изгибов, которым подвергается оптическое волокно со смещенной дисперсией, и возникают излишние потери во время операции прокладки или других работ, что является недостатком.

Кроме того, так как в этом варианте осуществления оптическое волокно со смещенной дисперсией является одномодовым оптическим волокном, то необходимо иметь длину волны отсечки, которая гарантирует по существу одномодовое распространение в используемом диапазоне длин волн.

Как было установлено ранее, обычные длины волн отсечки определяются с помощью значения на основании способа 2m CCITT (который в дальнейшем называется способом 2m). Однако в реальных условиях использования оптического волокна большой длины одномодовое распространение возможно даже в случае, когда это значение находится на краю более длинных длин волн относительно нижнего предельного значения в используемом диапазоне длин волн.

Поэтому в оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, длина волны отсечки, определенная с помощью способа 2m, устанавливается так, чтобы одномодовое распространение было возможно в соответствии с длиной используемого оптического волокна со смещенной дисперсией и используемым диапазоном длин волн. Более конкретно, если длина волны отсечки, полученная с помощью способа 2m, составляет 1800 нм при условиях большой длины 5000 м или примерно такой же, то можно осуществить одномодовое распространение в используемом диапазоне длин волн, как описано выше.

Кроме того, в этом варианте осуществления решение для большего диаметра используется для диаметра сердцевины (r2 • 2). В частности, как будет описано ниже, при установке четырех структурных параметров: r2, r1, Δ2 и Δ1 для формы распределения показателя преломления, показанной на фиг.1А, и при установке шести структурных параметров, которые включают в себя упомянутые выше плюс r3 и Δ3 для формы распределения показателя преломления, показанной на фиг.1В, расчетные условия устанавливаются так, чтобы диаметр сердцевины стал решением для большего диаметра, и так, чтобы такие характеристические значения, как А_эф и наклон дисперсии, удовлетворяли требуемому диапазону длин волн, описанному выше. Кроме того, можно использовать такие известные способы, так SVD и VAD, в качестве реального способа изготовления оптического волокна со смешенной дисперсией согласно настоящему варианту осуществления. Так как форма распределения показателя преломления для оптического волокна со смещенной дисперсией в этом варианте осуществления имеет трехслойную или четырехслойную конфигурацию и так как это является сравнительно простой ступенчатой формой, то можно сравнительно легко управлять структурными параметрами.

На фиг. 5 показан график, изображающий пример результатов анализа структурных материалов оптического волокна со смещенной дисперсией, которое имеет форму распределения показателя преломления, показанную на фиг.1А.

Значения 5, 7 и 10, соответствующие символам и представленные на графике, являются значениями для r2/r1, которое является отношением радиусов центральной части 1 сердцевины и ступенчатой части 2 сердцевины (фиг. 1А). Значение А_эф отложено по горизонтальной оси, и наклон дисперсии отложен по вертикальной оси, каждое из которых является значением для длины волны 1550 нм.

Из этого графика видно, что чем больше становится значение r2/r1, тем больше можно уменьшить наклон дисперсии. Для того чтобы получить значения потерь на изгибах и А_эф внутри предпочтительных численных диапазонов, упомянутых выше, r2/r1 необходимо установить на значение 4 или выше. Когда это значение меньше, чем 4, очень трудно получить хорошие характеристики. С другой стороны, когда установленное значение превышает 12, падает производительность. Следовательно, реальный верхний предел выбирается равным 12. Эти условия являются такими же, как и у формы распределения показателя преломления, показанной на фиг.1В.

Кроме того, в этом варианте осуществления Δ1 устанавливается в диапазоне от 0,55% до 0,75% в формах распределения показателя преломления, показанных на фиг. 1А и 1В. Когда Δ1 меньше 0,55%, то очень трудно установить значение хроматической дисперсии в требуемом диапазоне, и потери на изгибах имеют тенденцию к большому увеличению. Если Δ1 превышает 0,75%, то А_эф очень трудно сделать достаточно большим.

Предпочтительно, чтобы отношение Δ2/Δ1 составляло от 0,05 до 0,15. При значениях ниже 0,05 потери на изгибах становятся большими, что является недостатком. При превышении значения 0,15 наклон дисперсии будет превышать определенный диапазон, что является проблематичным для использования в мультиплексированной передаче с разделением по длинам волн. В таблице 4 представлены результаты моделирования, отображающие структурные параметры и характеристические значения для примеров специфического расчета оптических волокон со смещенной дисперсией, которые имеют форму распределения показателя преломления (фиг.1А), удовлетворяющую этим условиям.

В каждом примере предпочтительные численные диапазоны удовлетворительно реализованы в этом варианте осуществления для А_эф, наклона дисперсии, значения хроматической дисперсии, потерь на изгибах и верхней критической длины волны, и получены характеристики, которые подходят для систем мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн.

Кроме того, эти характеристические значения необязательно будут получены даже в случае, когда подходящие значения подбираются и комбинируются из численных диапазонов таких структурных параметров, которые описаны выше, при этом необходимо выбирать комбинации структурных параметров, которые удовлетворяют характеристическим значениям, из графика(ов) и результатов моделирования, описанных выше. Поэтому, так как очень трудно определить оптическое волокно со смещенной дисперсией этого варианта осуществления с помощью структурных параметров, то технические условия задаются здесь при помощи характеристических значений.

Кроме того, в форме распределения показателя преломления (фиг.1В) устанавливают Δ3 и r3. Выбирая оболочку 7 с двухслойной структурой, содержащую первую оболочку 5 и вторую оболочку 6, длину волны отсечки можно сделать даже короче, чем в первом варианте, путем комбинирования (установки) структурных параметров и можно дополнительно увеличить А_эф.

На фиг.6А и 6В представлено соотношение между Δ3 и потерями на изгибах и соотношение между Δ3 и А_эф соответственно в форме распределения показателя преломления, которая содержит двухслойную структуру оболочки, показанную на фиг.1В. Расчетная длина волны составляет 1550 нм.

Все значения Δ1, Δ2, r1 и r2 являются общими и устанавливаются на постоянные значения. То есть Δ1=0,56% и Δ2=0,06%.

Из этих графиков видно, что значение А_эф может стать больше, когда Δ3 становится меньше, но потери на изгибах также становятся больше.

Характер изменения будет также отличаться в зависимости от значения отношения (r3-r2)/r1.

В соответствии с этим структурные параметры устанавливаются так, чтобы выполнялись требования предпочтительных численных диапазонов характеристик, описанных раннее, с учетом соотношений между этими структурными параметрами и характеристиками.

Предпочтительно выбрать значение Δ3, равное -0,1% или более. Причиной в этом случае является то, что когда Δ3 меньше -0,1%, то характеристики передачи будут иногда ухудшаться в зависимости от комбинаций других структурных параметров.

Предпочтительно также выбрать значение отношения (r3-r2)/r1, равное 4,0 или менее, по причинам, связанным с процессом изготовления. Однако когда (r3-r2)/r1 является маленьким, то и Δ3 должно быть маленьким. Следовательно, для того чтобы ограничить ухудшения характеристик передачи, как описано ранее, (r3-r2)/r1 должно составлять 0,2 или более.

В таблице 5 приведены результаты моделирования, показывающие структурные параметры и характеристические значения в примерах специфических расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, которые удовлетворяют этим условиям.

В каждом примере предпочтительные численные диапазоны реализованы для А_эф, наклона дисперсии, значения хроматической дисперсии, потерь на изгибах и длины волны отсечки в оптическом волокне со смещенной дисперсией этого варианта осуществления, и получены характеристики, которые подходят для систем мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн.

Расчетная длина волны для характеристик оптического волокна со смещенной дисперсией, приведенная в таблицах 4 и 5, составляет 1550 нм.

Результаты того же самого моделирования, которое проводилось с расчетной длиной волны, установленной на значении 1610 нм, приведены в таблицах 6 и 7. Характеристические значения, которые удовлетворяют численным диапазонам в этом варианте осуществления, получены во всех примерах, приведенных в таблицах 4-7. Поэтому с помощью всех оптических волокон со смещенной дисперсией, которые представлены в таблицах 4-7, не только в диапазоне 1550 нм, но также в более широком диапазоне (например, 1490-1610 нм), в который добавлены длины волн 1570-1625 нм, можно сделать маленькими хроматическую дисперсию и потери на изгибах и гарантировать одномодовую передачу, хотя в то же самое время благодаря увеличению А_эф можно подавить нелинейные оптические эффекты и благодаря маленькому наклону дисперсии можно ограничить ухудшение передачи при мультиплексированных передачах с разделением по длинам волн. В соответствии с этим улучшение характеристик передачи можно реализовать даже в системе мультиплексированной передачи с разделением по длинам волн, которое используется в широком диапазоне длин волн, в который добавлен диапазон L.

Ниже описаны преимущества, реализованные в оптическом волокне со смещенной дисперсией настоящего варианта осуществления.

Например, при условиях по существу одномодового распространения и поддержания потерь на изгибах на уровне 100 дБ/м или менее можно одновременно и удовлетворительно реализовать подавление нелинейных оптических эффектов благодаря увеличению А_эф и снижению наклона дисперсии и можно получить хорошие характеристики передачи. Эти характеристики особенно эффективно проявляются в мультиплексированной передаче с разделением по длинам волн.

Кроме того, из-за сравнительно простой ступенчатой структуры можно легко управлять структурными параметрами в процессе изготовления и можно эффективно изготовить оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое имеет стабильные характеристики.

Кроме того, характеристики, упомянутые выше, можно поддерживать даже в широком диапазоне длин волн, который простирается от 1490 до 1625 нм с добавленным диапазоном L, и можно обеспечить увеличение зоны охвата дальней связи и более высокие объемы передачи с помощью систем мультиплексирования с разделением по длинам волн.

Допустимые реальные потери на изгибах можно реализовать, в частности, в диапазоне L.

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Один пример формы распределения показателя преломления в оптическом волокне со смещенной дисперсией в этом варианте осуществления является таким же, как и на фиг.1А, который описан ранее, в соответствии с которым оптическое волокно со смещенной дисперсией содержит сердцевину 4, имеющую ступенчатую часть 2 сердцевины, которая выполнена вокруг внешней периферии центральной части 1 сердцевины, и оболочку 7 с однослойной структурой, имеющую равномерный показатель преломления, которая выполнена вокруг ее внешней периферии.

Центральная часть 1 сердцевины имеет более высокий показатель преломления, ступенчатая часть 2 сердцевины имеет более низкий показатель преломления по сравнению с центральной частью 1 сердцевины и оболочка 7 имеет низкий показатель преломления по сравнению со ступенчатой частью 2 сердцевины.

В этом примере центральная часть 1 сердцевины и ступенчатая часть 2 сердцевины выполнены из кварцевого стекла, легированного германием, в который был добавлен германий, который проявляет эффект увеличения показателя преломления, тогда как оболочка 7 сформирована из чистого кварцевого стекла.

Кроме того, в форме распределения показателя преломления оптического волокна со смещенной дисперсией граница между каждым слоем (то есть центральной частью 1 сердцевины, ступенчатой частью 2 сердцевины и оболочкой 7) необязательно будет определенной, но вместо этого может находиться в состоянии закругления, которое проявляется в так называемом провисании, и необязательно, в частности, будет ограниченной до тех пор, пока эффективно будут проявляться характеристики оптического волокна со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления.

Для используемого диапазона длин волн в оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, диапазон длин волн с подходящей шириной длин волн выбирается из диапазона 1490-1625 нм. В зависимости от диапазона длин волн усиления, в котором работает волоконно-оптический усилитель, который используется, например, в оптической системе связи, диапазон длин волн (например, 1500-1520 нм), который имеет заданную ширину длины волны, выбирается из диапазона 1490-1530 нм. Или выбирается диапазон длин волн (например, такой как 1540-1565), который имеет заданную ширину длины волны, из диапазона 1530-1570 нм. Или выбирается диапазон длин волн (например, такой как 1570-1600 нм), который имеет заданную ширину длины волны, из диапазона 1570-1625 нм, из чего следует, что диапазон 1530-1570 нм является в настоящее время наиболее используемым.

Значение А_эф находят с помощью той же самой формулы, которая была приведена в первом варианте осуществления.

В этом варианте осуществления, так как А_эф изменяется в интервале от 65 до 95 мкм² в используемом диапазоне длин волн, можно подавить нелинейные оптические эффекты. При превышении значения 95 мкм² процесс изготовления становится очень трудным.

Наклон дисперсии в используемом диапазоне длин волн составляет от 0,08 до 0,14 пс/км/нм². Если при мультиплексированной передаче с разделением по длинам волн он находится внутри этого диапазона, то можно предотвратить значительное ухудшение передачи, вызванное наклоном дисперсии.

Потери на изгибах определяются тем же самым способом, как и ранее.

Чем меньше потери на изгибах, тем лучше. В этом варианте осуществления потери на изгибах составляют 100 дБ/м или менее и предпочтительно 50 дБ/м или менее. При превышении значения 100 дБ/м быстро увеличиваются потери при передаче из-за слабых изгибов, которым подвергается оптическое волокно со смещенной дисперсией, и возникают вредные потери во время операции прокладки или других работ, что является недостатком.

Абсолютные значения значений хроматической дисперсии находятся в диапазоне от 0,5 до 8,0 пс/км/нм. Когда абсолютное значение меньше 0,5 пс/км/нм, значение хроматической дисперсии достигает нуля, что является недостатком, так как быстро возникает четырехволновое смешение, которое является одним нелинейным оптическим эффектом. С другой стороны, при превышении значения 8,0 пс/км/нм происходит искажение формы сигнала и в большей степени ухудшаются характеристики передачи.

Кроме того, как будет описано ниже в более специфических терминах, так как значением хроматической дисперсии можно управлять с возможностью получения положительного или отрицательного значения, то можно учесть различные требования, предъявляемые к оптической системе связи, и можно выполнить оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое можно будет использовать, например, при передаче.

Кроме того, так как оптическое волокно со смещенной дисперсией в этом варианте осуществления является одномодовым оптическим волокном, то необходимо иметь длину волны отсечки, которая гарантирует по существу одномодовое распространение в используемом диапазоне длин волн.

Обычные длины волн отсечки определяются с помощью значений на основании способа 2m CCITT (который в дальнейшем называется способом 2m). Однако в реальных условиях использования оптического волокна большой длины одномодовое распространение возможно даже в случае, когда это значение находится на более дальнем краю длин волн относительно более низкого предельного значения в используемом диапазоне длин волн.

Поэтому в оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, длина волны отсечки, которая определяется с помощью способа 2m, устанавливается так, чтобы было возможно одномодовое распространение в соответствии с длиной используемого оптического волокна со смещенной дисперсией и используемым диапазоном длины волн. В частности, если длина волны отсечки в способе 2m составляет 1800 нм в условиях большой длины приблизительно 5000 м или более, то можно осуществить одномодовое распространение в используемом диапазоне длин волн, как описано выше.

Более того, в этом варианте осуществления решение для меньшего диаметра используется для диаметра сердцевины, которая описана выше. В частности, при установке четырех структурных параметров: r2, rl, Δ2 и Δ1, расчетные параметры устанавливаются так, чтобы диаметр сердцевины стал решением для меньшего диаметра, и так, чтобы такие характеристические значения, как А_эф и наклон дисперсии, удовлетворяли требуемому диапазону длин волн, как описано выше. Кроме того, можно использовать известные способы, такие как ХОП и ХОПТЗ, в качестве реального способа изготовления оптического волокна со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг. 7 изображен график, на котором представлены результаты анализа структурных параметров оптического волокна со смещенной дисперсией и показаны следы решения для меньшего диаметра при изменении Δ2/Δ1 и Δ1, когда значение r2/r1 равно 5, 7 и 9 соответственно.

Кривые Δ2/Δ1 представляют собой характеристики изменения Δ1 при поддержании отношения Δ2/Δ1 на постоянных значениях, которые показаны на кривых. С другой стороны, кривые Δ1 представляют собой характеристики изменения Δ2/Δ1 при поддержании Δ1 на постоянных значениях, показанных на кривых.

При r2/r1=9, например, при перемещении справа налево по кривой Δ2/Δ1 =0,14 графика Δ1 изменяется от 0,9 до 2,0. Затем точка, где, например, кривая Δ2/Δ1 =0,14 пересекает кривую Δ1=1,4, отображает характеристики оптического волокна со смещенной дисперсией при Δ2/Δ1 =0,14 и Δ1=1,4.

Более того, условия анализа являются такими, что используемая длина волны равна 1550 нм и значение хроматической дисперсии на используемой длине волны составляет -2,0 пс/км/нм. Длина волны при нулевой дисперсии хотя и не является постоянной, так как отличается наклон дисперсии, тем не менее приблизительно равна 1560 нм или выше на краю более длинных длин волн из используемых длин волн (диапазона длин волн).

На фиг.8 и 9 представлены графики, подобные графику на фиг.7, на которых показано распределение характеристических значений, связанных с изменениями Δ2/Δ1 и Δ1, когда r2/r1 равно 7 и 9 соответственно. На этих графиках также показано распределение наклона дисперсии и длины волны отсечки(λ_C).

Распределение длины волны отсечки также показано на кривых, для которых Δ2/Δ1 равно 0,10, 0,12, 0,14 и 0,16. Например, при Δ2/Δ1 =0,10 длина волны отсечки распределена в диапазоне от 1,0 до 1,1. С другой стороны, при Δ2/Δ1 =0,12 длина волны отсечки распределена в диапазонах 1,1-1,2 и 1,2-1,3. И как видно, когда значение отношения Δ2/Δ1 является постоянным, длина волны отсечки становится короче при больших значениях Δ1.

Кривые наклона дисперсии имеют форму перевернутой буквы U, распределенную в контурной картине. Чем дальше к краю этого распределения контурной картины, тем меньше дисперсия, и чем ближе к внутренней части, тем она больше.

Соответственно, на графике, представленном на фиг. 8, например, при Δ2/Δ1 =0,14 и Δ1=1,4 (точка, где кривая Δ2/Δ1 ==0,14 пересекает кривую Δ1= 1,4) получают оптическое волокно со смещенной дисперсией, где длина волны отсечки находится в диапазоне 1300-1400 нм и наклон дисперсии находится в диапазоне 0,122-0,124 пс/км/нм².

Из изображенного на фиг. 8 графика видно, что при установке r2/r1 на значении 5 или более приемлемые потери на изгибах реализуются в диапазоне, где А_эф равно 65 мкм² или более.

С другой стороны, когда r2/r1 является большим, можно получить более высокое значение А_эф. Однако, как видно при сравнении графиков, представленных на фиг.8 и фиг.9, наклон дисперсии стремится стать большим при больших значениях r2/r1. Для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией, подходящее для системы мультиплексирования с разделением по длинам волн, предпочтительно, чтобы наклон дисперсии в используемом диапазоне длин волн был равен 0,14 пс/км/нм² или менее, и с этой целью r2/r1 делают равным 10 или менее.

Соответственно, при выполнении условия r2/r1=x диапазон 5≤x≤10 отвечает необходимым требованиям.

Кроме того, при слишком маленьких значениях Δ2/Δ1 потери на изгибах становятся большими, что непригодно для практического использования, в результате чего Δ2/Δ1 делают равным 0,08 или более. С другой стороны, если Δ2/Δ1 является слишком большим, то длина волны отсечки становится длинной и нельзя больше гарантировать одномодовое распространение в использованном диапазоне длин волн, в результате чего Δ2/Δ1 делают равным 0,22 или менее.

Соответственно, при выполнении условия Δ2/Δ1=у диапазон 0,08≤y≤0,22 отвечает необходимым требованиям.

Значение Δ2/Δ1 (y) можно также отрегулировать в соответствии с допустимыми потерями на изгибах и требуемой длиной волны отсечки в различных индивидуальных оптических системах связи.

Значение Δ1 выбирают в диапазоне 0,6-1,2%. Когда это значение становится меньше 0,6%, потери на изгибах становятся слишком большими, и в некоторых случаях значение хроматической дисперсии нельзя поддерживать на требуемом значении. При превышении 1,2% нельзя в достаточной мере увеличивать А_эф, и в некоторых случаях рэлеевские потери становятся большими.

Предпочтительными диапазонами для этих параметров, то есть для r2/r1 (x), Δ2/Δ1 (y) и Δ1, являются те же самые, как и в случае, где длина волны при нулевой дисперсии находится на краю более длинных длин волн из используемого диапазона длин волн.

Расчет осуществляется таким образом, чтобы комбинации структурных параметров выбирались из этих численных диапазонов, которые удовлетворяют характеристикам оптического волокна со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления.

Кроме того, в оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, r2, то есть радиус сердцевины, практически не ограничен, но его значения обычно находятся в диапазоне 4-12 мкм. И внешний диаметр оболочки 7 (то есть оптического волокна со смещенной дисперсией) обычно составляет 125 мкм.

Более того, в оптическом волокне со смещенной дисперсией, согласно настоящему варианту осуществления, пределы структурных параметров будут отличаться в зависимости от того, имеет ли волокно длину волны при нулевой дисперсии на краю более длинных длин волн или на краю более коротких длин волн из используемого диапазона длин волн.

Когда длина волны при нулевой дисперсии находится на краю более длинных длин волн из используемого диапазона длин волн, вступает в силу ограничение, упомянутое ниже.

В частности, для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией с А_эф=65-75 мкм² и наклоном дисперсии 0,125 пс/км/нм² или менее, должны выполнятся условия, упомянутые ниже.

Когда r2/r1 выражено с помощью x и Δ2/Δ1 - с помощью y,
6≤х≤7,
0,1≤y≤0,18,
y≥(-0,02х+0,24) и
0,6%≤Δ1≤1,2%.

И для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией с А_эф 70-80 мкм² и наклоном дисперсии 0,130 пс/км/нм² или менее, необходимо выполнить условия, упомянутые ниже:
7≤x≤8,
0,1≤y≤0,16,
y≥(-0,016х+0,21) и
0,6%≤Δ1≤1,2%.

И для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией с А_эф= 75-85 мкм² и наклоном дисперсии 0,135 пс/км/нм² или менее, следует выполнить условия, упомянутые ниже:
7≤x≤8,5,
0,1≤y≤0,16,
(-0,02х+0,26)≤y≤(-0,02х+0,32) и
0,6%≤Δ1≤1,2%.

С другой стороны, когда длина волны при нулевой дисперсии находится на краю коротких длин волн из используемого диапазона длин волн, задаются ограничения, упомянутые ниже.

В частности, для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией с А_эф= 65-75 мкм² и наклоном дисперсии 0,110 пс/км/нм² или менее, следует выполнить условия, упомянутые ниже:
5≤x≤8,
0,12≤y≤0,22
(-0,02х+0,24)≤y≤(-0,02х+0,34) и
0,6%≤Δ1≤1,2%.

В этом случае, когда x является большим и у является маленьким, даже если x (r2/r1) и у (Δ2/Δ1) удовлетворяют упомянутым диапазонам значений, необходимо установить Δ1 на большое значение. В результате существует возможность того, что потери при передаче будут увеличиваться из-за увеличения рэлеевских потерь.

Для того чтобы предотвратить разного рода случайности, ограничивают Δ1. То есть, когда Δ1 устанавливают внутри диапазона, упомянутого выше, возникающие в результате потери передачи на практике не являются проблемой. По той же самой причине используются ограничения по Δ1, упомянутые ниже.

Для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией с А_эф= 70-80 мкм² и наклоном дисперсии 0,115 пс/км/нм² или менее, следует выполнить условия, приведенные ниже:
5,5≤x≤8,
0,12≤y≤0,20,
(-0,02х+0,25)≤y≤(-0,02х+0,33) и
0,6%≤Δ1≤1,2%.

Для того чтобы получить оптическое волокно со смещенной дисперсией с А_эф= 75-85 мкм² и наклоном дисперсии 0,125 пс/км/нм² или менее, следует выполнить условия, приведенные ниже:
6≤x≤8,
0,12≤y≤0,20,
(-0,02х+0,26)≤y≤(-0,02х+0,35) и
0,6%≤Δ1≤1,2%.

Не требует доказательства, что специфические численные значения r1, r2, Δ1 и Δ2 необходимо дополнительно регулировать внутри диапазонов, упомянутых выше, в зависимости от таких факторов, как используемый диапазон длин волн и условия установки для длины волны при нулевой дисперсии.

Ниже приведены примеры расчета с подробным описанием.

В таблицах 8 и 9 приведены структурные параметры и характеристические значения для оптических волокон со смещенной дисперсией, которые служат прототипом способа ХОП, с использованием решения для меньшего диаметра. В таблицах λ_C- длина волны отсечки и ДМП - диаметр модового поля.

Оптические волокна со смещенной дисперсией, пронумерованные с 1 по 9 в таблице 8, обозначены так, чтобы при длине волны 1550 нм значение хроматической дисперсии было отрицательным, приблизительно -2 пс/км/нм, с длиной волны при нулевой дисперсии приблизительно 1565 нм или более и длине волны при нулевой дисперсии на краю длинных длин волн из используемого диапазона длин волн.

1-3 обозначают примеры расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, имеющих А_эф около 70 мкм². Все из этих оптических волокон со смещенной дисперсией удовлетворяют предпочтительным условиям структурных параметров, упомянутых ранее. При этом получено значение наклона дисперсии 0,125 пс/км/нм² или менее.

4-6 обозначают примеры расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, имеющих А_эф около 75 мкм². При этом получено значение наклона дисперсии 0,130 пс/км/нм² или менее.

7-9 обозначают примеры расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, имеющих А_эф около 80 мкм². При этом получено значение наклона дисперсии 0,135 пс/км/нм² или менее.

10-18, представленные в таблице 9, обозначают, что при длине волны 1550 нм значение хроматической дисперсии является положительным и составляет около 2 пс/км/нм, длина волны при нулевой дисперсии составляет приблизительно 1540 нм или менее и длина волны при нулевой дисперсии находится на краю коротких длин волн из используемых длин волн (диапазона длин волн).

10-12 обозначают примеры расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, имеющих А_эф около 70 мкм². При этом получено значение наклона дисперсии 0,110 пс/км/нм² или менее.

13-15 обозначают примеры расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, имеющих А_эф около 75 мкм². При этом получено значение наклона дисперсии 0,115 пс/км/нм² или менее.

16-18 обозначают примеры расчетов оптических волокон со смещенной дисперсией, имеющих А_эф около 80 мкм². При этом получено значение наклона дисперсии 0,125 пс/км/нм² или менее.

В этом варианте осуществления значением хроматической дисперсии для используемого диапазона длин волн управляют внутри определенного диапазона, никогда не равного нулю, и А_эф увеличивается. Поэтому практически не возникают нелинейные оптические эффекты, что позволяет обеспечить оптическое волокно со смещенной дисперсией, подходящее для систем дальней связи, таких как оптические усилительные ретрансляционные системы передачи, в которых используются волоконно-оптические усилители. Кроме того, наклоном дисперсии можно управлять так, чтобы он был маленьким, и при этом становится возможным применение в мультиплексированной передаче с разделением по длинам волн.

Более того, так как значение хроматической дисперсии можно регулировать в сторону положительных или отрицательных значений, знак значения хроматической дисперсии можно установить в зависимости от системы оптической связи.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
На основании настоящего изобретения получено оптическое волокно со смещенной дисперсией, с помощью которого при условии, что оптическое волокно со смещенной дисперсией является по существу одномодовым и потери на изгибах поддерживаются вплоть до 100 дБ/м или менее, можно удовлетворительно реализовать увеличение А_эф и снижение наклона дисперсии.

Кроме того, структура оптических волокон со смещенной дисперсией настоящего изобретения является простой, в результате чего можно эффективно изготовить оптическое волокно со смещенной дисперсией, которое проявляет стабильные характеристики.

Изобретение используется в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). Одномодовое оптическое волокно содержит центральную часть сердцевины, вторую часть сердцевины вокруг центральной, показатель преломления которой меньше, чем у центральной части сердцевины, и расположенную вокруг второй части сердцевины оболочку с показателем преломления меньшим, чем у второй части сердцевины. В диапазоне длин волн 1490-1625 нм хроматическая дисперсия волокна составляет -0,5 до -8,0 пс/(км•нм) или +0,05 до +10,0 пс/(км•нм), эффективная площадь сердцевины равна 45-90 мкм², наклон дисперсии находится в диапазоне 0,05-0,14 пс/(км•нм²). Потери на изгиб 100 дБ/м или менее. 18 з.п. ф-лы, 10 ил., 9 табл.

1. Оптическое волокно со смещенной дисперсией, имеющее форму распределения показателя преломления, содержащую центральную часть сердцевины с радиусом сердцевины r1, вторую часть сердцевины, являющуюся ступенчатой частью сердцевины с радиусом сердцевины r2, которая выполнена вокруг центральной части, при этом показатель преломления центральной части имеет показатель преломления выше, чем показатель преломления второй части, и оболочку с более низким показателем преломления, чем у второй части сердцевины с низким показателем преломления, которая выполнена вокруг внешней периферии второй части сердцевины с низким показателем преломления, отличающееся тем, что оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн 1490...1625 нм эффективную область сердцевины А_эф = 45...90 мкм², наклон дисперсии 0,05...0,14 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и значение хроматической дисперсии -0,5...-8,0 пс/км/нм или +0,05... +10,0 пс/км/нм и имеет такую длину волны отсечки, при которой, по существу, реализуется одномодовое распространение. 2. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.1, отличающееся тем, что отношение r2/r1=4...12, то есть при большом диаметре сердцевины, и упомянутое оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн 1490...1625 нм А_эф=45...70 мкм², наклон дисперсии 0,05... 0,08 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее, и значение хроматической дисперсии -0,5...-8,0 пс/км/нм и имеет такую длину волны отсечки, при которой, по существу, реализуется одномодовое распространение. 3. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.2, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус второй части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления самой дальней от центра оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, и относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1=4...12, Δ2/Δ1 =0,05...0,15 и Δ1=0,55...0,85%. 4. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.2, отличающееся тем, что оболочка содержит первую оболочку, выполненную вокруг внешней периферии ступенчатой части сердцевины, и вторую оболочку, имеющую более высокий показатель преломления, чем у первой оболочки, выполненной вокруг внешней периферии первой оболочки. 5. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.4, отличающееся тем, что, когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины выражен как r2, радиус первой оболочки как r3, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления самый дальний от центра оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2 и относительная разность показателей преломления первой оболочки как Δ3, r2/r1=4...12, Δ2/Δ1 =0,05...0,15, Δ1= 0,55...0,85%, Δ3=-0,3...0% и (r3-r2)/r1=0,2...4,0. 6. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.1, отличающееся тем, что отношение r2/r1=4...12, то есть при большом диаметре сердцевины, оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн 1490. . . 1625 нм А_эф= 45. . .70 мкм², наклон дисперсии 0,05...0,075 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и значение хроматической дисперсии +0,05. . . +10,0 пс/км/нм, и имеет такую длину волны отсечки, при которой, по существу, реализуется одномодовое распространение. 7. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.6, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления самый дальний от центра оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, и относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1=4...12, Δ1=0,55...0,75% и Δ2/Δ1 0,05...0,15. 8. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.6 или 7, отличающееся тем, что оболочка содержит первую оболочку, выполненную вокруг внешней периферии ступенчатой части сердцевины, и вторую оболочку, выполненную вокруг внешней периферии первой оболочки. 9. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.8, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, радиус первой оболочки как r3, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления второй оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2 и относительная разность показателей преломления первой оболочки как Δ3, r2/r1= 4. . . 12, Δ1=0,55...0,75%, Δ2/Δ1=0,05...0,15, Δ3=-0,1...0%, и (r3-r2)/r1=0,2...4,0. 10. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.1, отличающееся тем, что решение для меньшего диаметра принимается за диаметр сердцевины, при этом оптическое волокно со смещенной дисперсией имеет в используемом диапазоне длин волн 1490-1625 нм А_эф=65...95 мкм², наклон дисперсии 0,08...0,14 пс/км/нм², потери на изгибах 100 дБ/м или менее и абсолютные значения хроматической дисперсии 0,5-8,0 пс/км/нм и имеет такую длину волны отсечки, при которой, по существу, реализуется одномодовое распространение. 11. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.10, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины - как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 5≤х≤10; 0,08≤у≤0,22 и 0,6%≤Δ1≤1,2%. 12. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.10, отличающееся тем, что имеет нулевую дисперсию длины волны в диапазоне длинных длин волн в отличие от используемого диапазона длин волн. 13. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.12, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 6≤х≤7, 0,1≤у≤0,18, у≥(-0,02х + 0,24), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф=65...75 мкм² и наклон дисперсии 0,125 пс/км/нм² или менее. 14. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.12, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 7≤х≤8, 0,1≤у≤0,16, у≥(-0,016х + 0,21), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф=70...80 мкм², и наклон дисперсии 0,130 пс/км/нм² или менее. 15. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.12, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 7≤х≤8,5, 0,1≤у≤0,16, (-0,02х+0,26)≤у≤(-0,02х+0,32), 0,6%≤Δ1≤1,2%,
A_эф=75...85 мкм² и наклон дисперсии 0,135 пс/км/нм² или менее. 16. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.10, отличающееся тем, что имеет нулевую дисперсию в диапазоне коротких длин волн в отличие от используемого диапазона длин волн. 17. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.16, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 5≤х≤8, 0,12≤у≤0,22, (-0,02х+0,24)≤у≤(-0,02х+0,34), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф= 65...75 мкм² и наклон дисперсии 0,110 пс/км/нм² или менее. 18. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.16, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 5,5≤х≤8, 0,12≤у≤0,20, (-0,02х+0,25)≤у≤(-0,02х+0,33), 0,6%≤Δ1≤1,2%,
А_эф=70...80 мкм² и наклон дисперсии 0,115 пс/км/нм² или менее. 19. Оптическое волокно со смещенной дисперсией по п.16, отличающееся тем, что когда радиус центральной части сердцевины выражен как r1, радиус ступенчатой части сердцевины как r2, относительная разность показателей преломления центральной части сердцевины, когда показатель преломления оболочки выбран в качестве опорного, как Δ1, относительная разность показателей преломления ступенчатой части сердцевины как Δ2, r2/r1 как х и Δ2/Δ1 как у, 6≤х≤8, 0,12≤у≤0,20, (-0,02х+0,26)≤у≤(-0,02х+0,35), 0,6%≤Δ1≤1,2%, А_эф= 75...85 мкм² и наклон дисперсии 0,125 пс/км/нм² или менее.

Приоритет по пунктам:
27.07.2000 по п.1;
27.07.1999 по пп.2-5;
08.03.2000 по пп.6-9;
16.08.1999 по пп.10-19.