光纤、光传输系统和光纤制造方法技术方案

本发明专利技术提供了一种适合用在光传输网络中的廉价的低损耗光纤。该光纤包括芯部、光学包层和护套。所述芯部的相对折射率差为0.2％至0.32％，并且折射率体积为9％·μm2至18％·μm2。所述护套的相对折射率差为0.03％至0.20％。构成所述中央芯部的玻璃的假定构型平衡温度为1400℃至1560℃。所述芯部中的残余应力为压缩应力。2m光纤的截止波长为至少1300nm。长度为100m的光纤的截止波长为1500nm以下。在1550nm波长处的有效截面积为至少110μm2。在1550nm波长处的衰减为0.19dB/km以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤、光传输系统和光纤制造方法
本专利技术涉及光纤、光传输系统和光纤制造方法。
技术介绍
对于用作传输速率为100G比特/秒以上的光传输网络中的光传输线的光纤,其优选具有低衰减和低非线性。令n2为光纤的非线性折射率、Aeff为其有效面积，则该光纤的非线性由n2/Aeff限定。有效面积Aeff越大，非线性就越低，这是因为防止了光功率密度集中在芯部上。符合ITU-TG.652标准的通用单模光纤(SMF)在1550nm波长处的有效面积Aeff为约80μm2。然而优选的是,低非线性光纤的有效面积Aeff大于或等于110μm2而小于或等于180μm2。不幸的是，随着有效面积Aeff增加，微弯损耗增加，因此导致电缆形成时损耗增加。另外，随着有效面积Aeff增加，与通用单模光纤连接的损耗增加。考虑到有效面积Aeff对微弯损耗和连接损耗的影响，有效面积Aeff优选小于或等于150μm2，然而该值取决于光纤的折射率分布和杨式模量及树脂覆层厚度。纯石英芯光纤(PSCF)被称作低损耗光纤。就上述的大容量通信而言，据认为GeO2掺杂芯光纤(GCF)劣于PSCF，这是因为由于GeO2的浓度波动,使得GCF具有比PSCF更高的瑞利散射损耗。常见的PSCF是昂贵的。因此，需要一种实现了低损耗和低非线性的廉价光纤。S.Sakaguchi等人，AppliedOptics，第37卷，第33期，第7708-7711页(1998)和JP2006-58494A公开了用于减少GCF中损耗的技术。根据这项技术，当拉伸光纤预制件以形成光纤时，为了降低该光纤中的瑞利散射，将光纤缓慢地冷却以降低构成该光纤的玻璃的假想温度，从而实现低损耗。
技术实现思路
[本专利技术要解决的问题]因此，本专利技术的目的是提供一种适合用作光传输系统中光传输线的廉价低损耗光纤、一种包括该光纤作为传输线的光传输系统和一种能够制作该光纤的方法。[解决问题的方案]本专利技术提供一种石英玻璃光纤，其包括具有中心轴的芯部、包围所述芯部的光学包层；以及包围所述光学包层的护套。所述芯部含有GeO2，其相对折射率Δ芯部大于等于0.2％而小于或等于0.32％，并且其折射率体积v大于或等于9％·μm2而小于或等于18％·μm2，所述折射率体积v由等式(1)表述：其中Δ(r)表示在径向坐标r处的相对折射率差并且a表示所述芯部的直径。所述护套的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03％而小于或等于0.20％。构成所述芯部的玻璃的假想温度为大于或等于1400℃而小于或等于1560℃。芯部中的残余应力为压缩应力。对长度为2m的光纤测得的截止波长大于或等于1300nm。对长度为100m的光纤测得的截止波长小于或等于1500nm。在1550nm波长处的有效面积大于或等于110μm2。在1550nm波长处的衰减小于或等于0.19dB/km。假想温度可以小于或等于1530℃。在本说明书中，将“相对折射率差”定义为每个对象相对于光学包层中的折射率n光学包层的折射率差异：Δ对象＝(n对象–n光学包层)/n光学包层。关于芯部的折射率，使用了等效阶跃折射率(ESI)。将折射率的导数相对于所述光学包层和所述护套之间界面处的径向坐标达到其最大值处的直径定义为所述光学包层的外径。所述护套的折射率是从具有护套外径的部分至玻璃最外部分的光学包层的折射率的平均值。在本专利技术的光纤中，在1550nm波长处的衰减可以小于或等于0.178dB/km，并且在1310nm波长处的衰减可以小于或等于0.315dB/km。在垂直于所述光纤的轴的截面中，所述护套的横截面积中50％以上部分中的应力可以是拉伸应力。所述芯部中残余的应力的绝对值可以小于或等于30MPa。在1383nm波长处因OH基团所致的衰减增量可以小于或等于0.02dB/km。所述芯部可以含有氟。在1300℃下所述护套的粘度可以比所述芯部的粘度高0.3泊以上。所述芯部在拉伸后于1300℃温度下退火1分钟以上的过程中的相对折射率差的变化可以大于或等于0.002％而小于或等于0.02％。在本专利技术的光纤中，所述芯部和所述光学包层之间的应力之差可以小于或等于20MPa。当所述光纤在大于或等于1600nm的波长范围内的衰减α与波长λ间的关系近似为等式α＝A·exp(B/λ)时，A可以小于或等于6.5×1011并且B可以大于或等于48.5。所述光纤还可以包括围绕所述护套的一次覆层和二次覆层。二次覆层的杨氏模量可以大于或等于800MPa。一次覆层的杨氏模量可以大于或等于0.2MPa而小于或等于1MPa。带有覆层的光纤的外径可以大于或等于240μm，并且二次覆层的厚度可以大于或等于10μm。本专利技术提供一种包括两个中继器和连接所述两个中继器的光传输线的光传输系统，其中所述光传输线的长度为大于或等于70km，并且所述光传输线的90％以上的区间包括本专利技术的光纤。本专利技术还提供一种包括光传输线的光传输系统，所述光传输线包括本专利技术的光纤，其中信号光在所述光纤中被分布式拉曼放大。本专利技术提供一种制造光纤的方法，所述方法包括在拉丝炉中熔化并拉伸光纤预制件，其中当经过拉伸的所述光纤从所述拉丝炉中拉出时，所述光纤的截面中的平均温度大于或等于1200℃而小于或等于1550℃。可以使所述经过拉伸的光纤在处于1000℃以上的温度下进入设置于所述拉丝炉下游的加热炉。在根据本专利技术的光纤制作方法中，所述光纤预制件可以包括具有中心轴的芯部、包围所述芯部的光学包层以及包围所述光学包层的护套。在所述光学包层和所述护套之间的界面处的OH浓度可以小于或等于1000wtppm。[本专利技术的效果]本专利技术提供了一种适合用作光传输网络中的光传输线的廉价低损耗光纤。附图说明图1是根据本专利技术一个实施方案的光纤的截面图。图2是在根据本专利技术实施方案的光纤制造方法中使用的光纤制造装置的示意图。图3是说明关于包括含GeO2的芯部的光纤的L/V与可达到的假想温度之间的关系的图。图4是说明假想温度与光纤中的衰减之间关系的图。图5是说明假想温度与光纤中的衰减之间关系的图。图6是说明芯部中残余的应力与附加损耗之间关系的图。图7是说明光纤中残余应力的径向分布的图。图8是说明拉曼强度和拉曼位移之间关系的图。具体实施方式下面将参考附图更详细地描述本专利技术的实施方案。在附图中，相同的部件由同样的附图标记命名并且避免重复的描述。专利技术人已经发现：在芯部含有GeO2的情况下，如果通过缓慢冷却降低玻璃的假想温度来减少瑞利散射，则由瑞利散射之外的因素引起的损耗成分(以下称作“附加损耗”)可能增加并且不总是能获得低损耗光纤。据专利技术人所知，在S.Sakaguchi等人和JP2006-58494A(其公开了通过缓慢冷却玻璃以减少光纤中的衰减)和M.Ohashi等人，IEEEPhotonicsTechnologyLetters，第5卷，第7期，第812-814页(1993)(其公开了通过芯部-包层粘度匹配以减少光纤中的衰减)中未提到包括含GeO2的芯部的光纤中附加损耗和芯部中残余应力的绝对值之间的关系。图1是根据本专利技术一个实施方案的光纤1的截面图。所述光纤1是这样的光纤，其由SiO2玻璃构成并且包括具有中心轴的芯部11、包围所述芯部11的光学包层12和包围所述光学包层12的护套13。所述芯部11含有GeO2并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英玻璃光纤，其包括：具有中心轴的芯部；包围所述芯部的光学包层；以及包围所述光学包层的护套，其中所述芯部含有GeO2，其相对折射率差Δcore大于等于0.2％而小于或等于0.32％，并且由等式(1)表述的折射率体积vv=2∫0aΔ(r)·r·dr...(1)]]>大于或等于9％·μm2而小于或等于18％·μm2，其中Δ(r)表示在径向坐标r处的相对折射率差并且α表示所述芯部的直径，所述护套的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03％而小于或等于0.20％，构成所述芯部的玻璃的假定构型平衡温度为大于或等于1400℃而小于或等于1560℃，所述芯部中的残余应力为压缩应力，对长度为2m的光纤测得的截止波长大于或等于1300nm，对长度为100m的光纤测得的截止波长小于或等于1500nm，在1550nm波长处的有效面积大于或等于110μm2，并且在1550nm波长处的衰减小于或等于0.19dB/km。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.09 JP 2011-2702691.一种石英玻璃光纤，其包括：具有中心轴的芯部；包围所述芯部的光学包层；以及包围所述光学包层的护套，其中所述芯部含有GeO2，其相对折射率差Δcore大于等于0.2％而小于或等于0.32％，并且由等式(1)表述的折射率体积v大于或等于9％·μm2而小于或等于18％·μm2，其中Δ(r)表示在径向坐标r处的相对折射率差并且a表示所述芯部的直径，所述护套的相对折射率差ΔJ大于或等于0.03％而小于或等于0.20％，其中所述相对折射率差定义为每个对象相对于所述光学包层的折射率n光学包层的折射率差异：Δ对象＝(n对象–n光学包层)/n光学包层，构成所述芯部的玻璃的假想温度为大于或等于1400℃而小于或等于1560℃，所述芯部中的残余应力为压缩应力，对长度为2m的光纤测得的截止波长大于或等于1300nm，对长度为100m的光纤测得的截止波长小于或等于1500nm，在1550nm波长处的有效面积大于或等于110μm2，并且在1550nm波长处的衰减小于或等于0.19dB/km。2.根据权利要求1所述的光纤，其中所述假想温度小于或等于1530℃。3.根据权利要求1所述的光纤，其中在1550nm波长处的衰减小于或等于0.178dB/km，并且在1310nm波长处的衰减小于或等于0.315dB/km。4.根据权利要求1所述的光纤，其中在垂直于所述光纤的轴的截面中，所述护套的横截面积中50％以上部分中的应力为拉伸应力。5.根据权利要求1所述的光纤，其中所述芯部中残余的应力的绝对值小于或等于30MPa。6.根据权利要求1所述的光纤，其中所述芯部和所述光学包层之间的应力之差小于或等于20MPa。7.根据权利要求1至6中...

【专利技术属性】
技术研发人员：中西哲也，小西达也，桑原一也，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP