專利名稱：大容量纖維光纜和采用該光纜的波分多路復(fù)用光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于波分多路復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing-WDM)光傳輸系統(tǒng)的纖維光纜，特別是涉及能夠最大限度地抑制光纖的非線性所帶來的影響、同時將色散特性控制在適當水平以獲得每根光纖的最大傳輸容量的一種纖維光纜。此外，本發(fā)明還涉及采用該光纜的WDM光傳輸系統(tǒng)，特別是涉及一種甚至在用較小的信道間隔來擴大傳輸容量的情況下可以有效工作的WDM光傳輸系統(tǒng)。
但是，公知的光纖存在著光色散，即由于信號各波長成分之間群速不同所導(dǎo)致的信號展寬現(xiàn)象。由于這種光色散現(xiàn)象，在接收端信號將會重疊，進而導(dǎo)致嚴重的問題，如無法進行解調(diào)制等等。為此，已經(jīng)在減小光色散(下文簡稱為色散)方面作了多方努力。努力的成效是，找到了工作波長為1,310nm的零色散波長。
與此同時，在光纖總損耗與波長之間關(guān)系基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)與1,310nm處的相比，盡管有色散增加產(chǎn)生，在1,550nm波長處卻呈現(xiàn)出很小的信號損耗。這樣，由于開發(fā)了能在1,530nm至1,565nm波長范圍內(nèi)進行放大的新型光放大器，因此可以采用1,550nm作為工作波長。結(jié)果，無中繼的長距離傳輸成為可能。這導(dǎo)致了色散位移光纖(Dispersion-Shifted Fiber-DSF)的出現(xiàn)，它適宜將零色散從傳統(tǒng)的零色散位置1,310nm波長處移到1,550nm波長處，從而獲得最小的色散和最小的信號損耗。
除了對這種光纖的開發(fā)之外，還有一種WDM系統(tǒng)得到開發(fā)，該系統(tǒng)用于將多個波長不同的光信號予以多路復(fù)用，以便通過單獨一根光纖同時傳輸這些光信號。采用這樣的WDM系統(tǒng)，可以更快速地發(fā)送更多的數(shù)據(jù)。采用1,550nm波長WDM方式的光通信系統(tǒng)已經(jīng)在商業(yè)上得到應(yīng)用。
在采用上述DSF的這種WDM光傳輸系統(tǒng)場合，即使可能實現(xiàn)零色散，但是仍然可出現(xiàn)信號失真。這是因為光纖中的零色散可能會導(dǎo)致光纖的非線性現(xiàn)象，諸如不同波長光可能混合在一起的四波混合，盡管信號失真較小。
尤其是，為了進一步提高傳輸容量，可用于WDM光傳輸系統(tǒng)的最實用的方法是增加所采用的信道數(shù)量。但是，由于光放大器有一個有限的放大帶寬，要增加所用的信道數(shù)量，就需要采用較小的信道間隔。這種較小的信道間隔有可能導(dǎo)致與光纖非線性效應(yīng)，如四波混合有關(guān)的更嚴重的問題。
在增大信道間隔或提高光纖色散的情況下，光纖的非線性效應(yīng)可被降低。但是，光纖色散提高時，由于色散提高所致的光信號失真將不可避免地使傳輸質(zhì)量降低。
所以，為了獲得WDM光傳輸系統(tǒng)的最大容量，必須控制光纖的色散。換句話說，過高的色散將導(dǎo)致信號失真的增大，而過低的趨于零的色散將導(dǎo)致光信號的非線性效應(yīng)，如四波混合現(xiàn)象，從而使信號變劣。就此而言，非常需要開發(fā)出色散所致問題和非線性效應(yīng)所致問題均能得到解決的光纖。
1994年7月5日出版的美國專利US.5,327,516披露了一種用于WDM系統(tǒng)的光纖，為了抑制非線性效應(yīng)，它在1,550nm波長處的色散為1.5ps/nm-km至4ps/nm-km的范圍。該專利所公開的光纖稱為“非零色散位移光纖”(下文稱為“NZ-DSF”)，它被設(shè)計成具有一個非零的色散值。這種光纖由美國的朗訊技術(shù)公司投入商業(yè)使用。
NZ-DSF具有重要意義，它可以抑制其色散值在1.5ps/nm-km至4ps/nm-km范圍導(dǎo)致的四波混合現(xiàn)象。但是，用這種NZ-DSF或更多的信道進行長距離傳輸時，縱然用高負色散值的色散補償模塊(DCM)可能會補償一個信道上積累的色散，卻難以補償因更多信道上的色散斜率而增大的過剩色散。
而且，NZ-DSF呈現(xiàn)出一個較低的色散值，同時具有較小的有效面積55μm2(在單模光纖的情況下它具有大約為80μm2的有效面積)。由于光纖的有效面積是光纖中信號的實際面積，所以在相同光功率下，光纖有效面積越大光信號密度越低。在光信號密度減低的情況下，光纖呈現(xiàn)出相對減少的非線性現(xiàn)象。據(jù)此，在使用非常狹窄的信道間隔的情況下，難以充分地抑制有效面積較小的NZ-DSF中的四波混合現(xiàn)象。
特別是，現(xiàn)行的WDM光傳遞系統(tǒng)，趨向于采用逐步從200GHz減小到100GHz，進而到50GHz的信道間隔。這種趨勢是由于需要增大傳輸容量的緣故。但是，采用很窄的50GHz的信道間隔，難以使NZ-DSF用于長距離的光傳輸系統(tǒng)中。
圖2a示意性地表示了一個采用NZ-DSF的WDM光纖系統(tǒng)。用標號20表示的所示光纖系統(tǒng)具有50GHz的信道間隔和8個信道。該光纖系統(tǒng)20從光源接收每個信道0dBm的光功率。NZ-DSFs24分布在480km的整個長度上。色散位移光纖(DCF)25與光放大器23一起也設(shè)置在每個跨距上。圖2a所示的光傳送系統(tǒng)20的詳細說明在下列表1中示出。
表1系統(tǒng)說明 值數(shù)據(jù)傳輸率10Gb/s信道間隔 50GHz光功率每個信道0dBm信道數(shù)8光纖纜全長480km光放大器的分布80km跨距光纖損耗 0.2dB/km圖2a的光傳輸系統(tǒng)主要包括8個分別適于提供不同波長光的發(fā)射端機21，若干皆用于放大傳輸光的光放大器23，和用于接收傳輸光的接收端機22。NZ-DSF24設(shè)置在發(fā)射端機21與接收端機22之間。
用于圖2a光傳輸系統(tǒng)的每個NZ-DSF24，其平均色散為3.0ps/nm-km。該平均色散是光信號在傳輸期間積累的色散值除以一個傳輸距離所得到的值。每個NZ-DSF24在80km點處有大約240ps/nm累積色散值。這個累積色散值由具有-240ps/nm色散值的DSF25予以補償。
圖2b是表示在圖2a所示光傳輸系統(tǒng)中光信號傳輸80km距離時所呈現(xiàn)的累積色散值變化的曲線圖。參見圖2b可以發(fā)現(xiàn)，當NZ-DSF的長度增加時，累積的色散值呈連續(xù)直線增加。
圖3a是圖2a所示光傳輸系統(tǒng)中所傳輸光信號的眼圖。由圖3a可知，光信號的眼不清楚，而且是部分張開的。即，光信號處于嚴重降低的狀態(tài)。這種信號降低主要是由四波混合現(xiàn)象引起的。圖3b表示了圖2a所示光傳輸系統(tǒng)中所傳輸光信號的光譜。參見圖3b可以發(fā)現(xiàn)，與傳輸光信號無關(guān)的信號譜線在標號35所示的光信號部分上產(chǎn)生了。這個信號譜線是由四波混合現(xiàn)象導(dǎo)致的。在采用NZ-DSFs構(gòu)筑的WDM光傳輸系統(tǒng)中使用50GHz窄信道間隔的情況下，由于有四波混合現(xiàn)象，其傳輸質(zhì)量嚴重降低。這可以從圖3b中看到。
同時，圖4b是除了為抑制非線性效應(yīng)的產(chǎn)生而用具有較大色散值6ps/nm-km的各光纖代替NZ-DSFs之外，其配置與圖2a所示相同的光傳輸系統(tǒng)中所傳輸光信號的眼圖。圖4b表示了光信號的光譜。在此情況下，由于光纖色散值高于一般的NZ-DSFs(1.5至4ps/nm-km)，故可以或多或少地抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生。因此，與圖3a的情況相比，可以改善信號降低的程度，但是，由于四波混合現(xiàn)象，光信號的眼仍然未完全張開。對此，從圖4中可以看出，光纖呈現(xiàn)出6ps/nm-km或更高的平均色散值，使其可以用于大約50GHz的較小信道間隔的光傳輸系統(tǒng)中。
所以，在采用傳統(tǒng)NZ-DSFs的情況下，由于為增大傳輸容量而采用50GHz較小信道間隔時出現(xiàn)的四波混合現(xiàn)象，不可能很好地發(fā)傳輸信號。這個結(jié)果限制了該光傳輸系統(tǒng)的最大傳輸容量。
對此，在為提高每根光纖傳輸容量而需要將信道間隔減小到50GHz的WDM光傳輸系統(tǒng)中，開發(fā)具有比NZ-DSFs更優(yōu)越的色散特性和四波混合抑制特性的光纜是很重要的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一WDM光傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用纖維光纜，具有50GHz的信道間隔并帶有增大了的傳輸容量。
為實現(xiàn)此發(fā)明目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有用于WDM光傳輸系統(tǒng)的纖維光纜，包括多組連接光纖，該光纖以在該光纜中按任意次序相互連接的方式而構(gòu)成，并且分別在一預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈不同的色散值和色散斜率，同時具有不同長度和不同的有效面積。
根據(jù)另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于WDM光傳輸系統(tǒng)的光纜，它包括多組連接光纖，其中每組連接光纖包括在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第一色散值和第一色散斜率并具有第一長度和第一有效面積的第一光纖；和在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第二色散值和第二色散斜率并具有第二長度和第二有效面積的第二光纖；第一和第二光纖按任意次序彼此連接在一起。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種用于WDM光傳輸系統(tǒng)的光纜，它包括多組連接光纖，其中每組連接光纖包括在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第一色散值和第一色散斜率并具有第一長度和第一有效面積的第一光纖；和在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第二色散值和第二色散斜率并具有第二長度和第二有效面積的第二光纖；和在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第一色散值和第一色散斜率并具有第三長度和第一有效面積的第三光纖；第一光纖、第二光纖、和第三光纖彼此依次連接在一起。
本發(fā)明還提供了一種具有預(yù)定信道間隔和預(yù)定信道數(shù)的WDM光傳輸系統(tǒng)，它包括一個提供多個具有不同波長的光信號的發(fā)射端機；一連接到發(fā)射端機上適于多路復(fù)用光信號的多路復(fù)用器；每條都包含多組連接光纖的若干條光纜，其中每組連接光纖都由多根在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)分別呈現(xiàn)不同色散值和色散斜率、同時具有不同長度和不同有效面積的光纖、并按任意次序彼此連接而組成；用于互連光纜的連接裝置；用于將光纜所傳輸?shù)墓庑盘柗糯蟮墓夥糯笃?；一用于分解通過光纜所傳輸?shù)墓庑盘柕亩嗦窂?fù)用分解器；和連接到多路復(fù)用分解器并適于接收經(jīng)多路復(fù)用分解后的光信號的接收端機。
根據(jù)另一方面，WDM光傳輸系統(tǒng)具有50GHz的信道間隔。
根據(jù)本發(fā)明，連接光纖都是由不同種類的光纖彼此連接而成的，這些光纖有不同的色散特性，可以充分抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生。于是，本發(fā)明可以提供一種具有更大傳輸容量且在操作中不帶有任何信號失真的WDM光傳輸系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，纖維光纜的連接光纖可以通過以交替方式連接分別具有符號相反的色散值的光纖而構(gòu)成。根據(jù)不同種光纖之間的這種連接，一個較高的正積累色散值首先在光纜中光信號的傳輸過程中出現(xiàn)。依靠這種較高的正積累色散值，四波混合現(xiàn)象的產(chǎn)生得到了很大的抑制。然后，由于具有正色散值的光纖連接到另一根具有負色散值的光纖，較高的正積累色散值受到迅速地補償。這種高積累色散值的產(chǎn)生和補償過程重復(fù)進行下去。借助于這種高積累色散值的補償，所需的平均色散值因而在每一條光纜中都得到維持。由于在光信號傳播過程中重復(fù)出現(xiàn)這樣的高積累色散值，四波混合現(xiàn)象的產(chǎn)生得到不斷地抑制。
但是，具有相同色散值的每根光纖都有10km或更長的長度，因此由于光纜的長度為20km或更長，故難以制造和安裝這樣的光纜。對此，本發(fā)明提供了一種具有抑制四波混合現(xiàn)象產(chǎn)生的優(yōu)化長度和優(yōu)化色散值的、并能夠予以實際制造出來的纖維光纜。
所以，本發(fā)明的纖維光纜可以充分地抑制四波混合現(xiàn)象的產(chǎn)生，而且平均色散值等于通常的NZ-DSF的色散值。
此外，本發(fā)明的纖維光纜可以控制構(gòu)成該連接光纖的每根連接光纖的有效面積。即，每根光纖都具有可以抑制出現(xiàn)四波混合現(xiàn)象的有效面積。因此，四波混合現(xiàn)象的產(chǎn)生得到更為有效的抑制。
由于本發(fā)明的纖維光纜可以顯著地抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生，故可以大大地抑制采用小信道間隔的大傳輸容量WDM光傳輸系統(tǒng)中的傳輸信號的減弱。
圖2a是表示采用NZ-DSF且具有50GHz信道的8信道WDM光纖系統(tǒng)的示意圖；圖2b是描述圖2a所示光傳輸系統(tǒng)的光放大器區(qū)段上呈現(xiàn)的累積色散值隨光纖長度變化的曲線圖；圖3a和3b表示了圖2a所示光傳輸系統(tǒng)的工作特性，其中圖3a是一個眼圖，而圖3b是一個光譜4a和4b表示了圖2a所示光傳輸系統(tǒng)在光傳輸系統(tǒng)平均色散值設(shè)定為6ps/nm-km時的工作特性，其中圖4a是一個眼圖，而圖4b是一個光譜圖；圖5是表示本發(fā)明兩段式纖維光纜原理的示意圖；圖6a是表示采用本發(fā)明兩段式纖維光纜且具有50GHz信道的8信道WDM光纖系統(tǒng)的示意圖；圖6b是描述圖6a所示光傳輸系統(tǒng)的光放大器區(qū)段上呈現(xiàn)的累積色散值隨光纖長度變化的曲線圖；圖7a和7b表示了圖6a所示光傳輸系統(tǒng)的工作特性，其中圖7a是一個眼圖，而圖7b是一個光譜圖；圖8是描述控制圖6a光傳輸系統(tǒng)平均色散的曲線圖；圖9a和9b表示了采用具有55μm2有效面積的本發(fā)明光纜的50GHz光傳輸系統(tǒng)工作特性，其中圖9a是一個眼圖，而圖9b是一個光譜圖；

圖10是一個描述控制圖6a所示光傳輸系統(tǒng)有效面積的曲線圖；圖11是一個描述根據(jù)區(qū)段長度來控制圖6a所示光傳輸系統(tǒng)四波混合現(xiàn)象產(chǎn)生的曲線圖；圖12是一個表示本發(fā)明三段式纖維光纜原理的示意圖；圖13a是表示采用本發(fā)明三段式纖維光纜且具有50GHz信道的8信道WDM光纖系統(tǒng)一個實例的示意圖；圖13b是一個描述圖13a所示光傳輸系統(tǒng)的光放大器區(qū)段上呈現(xiàn)的累積色散值隨光纖長度變化的曲線圖；圖14a和14b表示了圖13a所示光傳輸系統(tǒng)的工作特性，其中圖14a是一個眼圖，而圖14b是一個光譜圖；以及圖15a至15c分別是表示本發(fā)明光纜不同連接狀態(tài)的示意圖。
在圖5中，本發(fā)明的纖維光纜用標號41表示。盡管光纜41中包括多組連接光纖42，但是為了便于說明，在此僅僅表示出了一組連接光纖42。
圖5中所示的連接光纖42是通過將第一光纖43和第二光纖44相互連接而構(gòu)成的?？梢杂霉钠唇臃ㄔ谶B接點45處完成第一和第二光纖43和44之間的連接。本發(fā)明所用拼接法的詳細描述公開在“Optical fiberTelecommunications II1988”(光纖通訊II)第263-300頁上Stephen C.Mattler等人撰寫的“Optical fiber Splicing”(光纖拼接)一文中。
第一和第二光纖43和44是分別具有不同特性的不同種光纖。即第一和第二光纖43和44分別具有不同的色散值，即第一色散值D1和第二色散值D2；不同的有效面積，即第一有效面積A1和第二有效面積A2；以及不同的長度，即第一長度l1和第二長度l2。第一和第二光纖43和44還具有第一色散斜率S1和第二色散斜率S2。
由于包含連接光纖42的光纜41適用于WDM光傳輸系統(tǒng)，所以連接光纖42應(yīng)當具有該WDM光傳輸系統(tǒng)所需的色散值和有效面積。通過調(diào)節(jié)第一和第一光纖43和44的各自的色散值和有效面積，連接光纖42的色散值Dcf，色散斜率Scf，長度lcf和有效面積Acf可以響應(yīng)于該系統(tǒng)的需要而得到控制連接光纖42的長度對應(yīng)于第一光纖43的第一長度l1與第二光纖44的第二長度l2的總和。連接光纖42的平均色散值Dcf由下列公式1確定Dcf(λ)=D1(λ)l1+D2(λ)l2l1+l2]]>〔公式1〕如公式1所示，可以通過調(diào)節(jié)第一和第二光纖43和44各自的色散值和長度，來調(diào)節(jié)連接光纖42的色散值。
連接光纖42的色散斜率Scf對應(yīng)于連接光纖42色散值對波長取微分所得到的值。這個色散斜率Scf可以用下列公式2導(dǎo)出〔公式2〕Scf(λ)=∂Dcf(λ)∂λ=∂D1(λ)∂λl1+∂D2(λ)∂λl2l1+l2=S1(λ)l1+S2(λ)l2l1+l2]]>而且，可以根據(jù)第一和第二光纖43和44的第一和第二有效面積和這些光纖43和44的單位長度損耗系數(shù)，用下列公式3導(dǎo)出對連接光纖42非線性效應(yīng)有影響的連接光纖有效面積AcfAcf=L1L2-1α3α1L1-1A1+α3α2L1(L2-1)A2]]>〔公式3〕在公式3中，“α1”和“α2”分別代表第一和第二光纖43和44損耗指標(/km)，并且分別可以用“α1＝0.1×a1×log(10)”和“α2＝0.1×a2×log(10)”表示?！癮_(1)”和“a_(2)”分別代表第一和第二光纖43和44的損耗系數(shù)(dB/km)。而且，“α3”用“α3＝(α1l1+α2l2)/(l1+l1)”表示，而“L1”和“L2”分別用“L1＝exp(-α1l1)”和“L2＝exp(-α2l2)”表示。
為了響應(yīng)于該系統(tǒng)的需要，根據(jù)公式1，2和3，可以通過分別調(diào)節(jié)第一和第二光纖43和44的色散值，色散斜率，有效面積和長度來控制連接光纖42的色散值、色散斜率和有效面積。
第一和第二光纖43和44應(yīng)當有符號相反的色散值，因為它們要互相補償色散值。通常，第一光纖43具有正的色散值，而第二光纖44具有負的色散值。當然，第一和第二光纖不限于上述的情況。
如上所述，具有相反符號色散值的光纖以交替方式連接起來，形成一連接光纖。但是，所得到的連接光纖具有非零的平均色散值，以便抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生。
第一和第二光纖43和44各自的色散值應(yīng)當比通常NZ-DSFs的要高一些。第一和第二光纖43和44色散值之差也應(yīng)當比通常NZ-DSFs的要高。優(yōu)選地，第一和第二光纖43和44有10ps/nm-km或更大的色散值差。
作為第一光纖43，可以采用通常的單模光纖。這種單模光纖呈現(xiàn)出正的色散值和較大有效面積。憑借這種單模光纖，可以降低本發(fā)明纖維光纜的制造成本，因為該單模光纖在商業(yè)上有出售的。
由于第一和第二光纖43和44具有高的色散值且呈現(xiàn)出高的色散值差，故它們應(yīng)當彼此連接。根據(jù)目前的公知技術(shù)，很難以采用同一個預(yù)型件而并非不用連接程序、但同時采用一種所需折射率分布的方式連續(xù)形成這樣的光纖它具有與呈現(xiàn)高色散值差的第一和第二光纖分別相對應(yīng)的部分。
在其各部分間呈現(xiàn)高色散值差的光纖在一個預(yù)型件中被制造出來的情況下，在分別對應(yīng)于第一和第二光纖的該光纖各部分之間的連接處，不可比免地要形成色散位移區(qū)。由于在色散位移區(qū)呈現(xiàn)出較小的色散值，故出現(xiàn)的四波混合現(xiàn)象要大于期望的量，從而導(dǎo)致更嚴重的光傳輸系統(tǒng)性能降低。
這樣，很難象在本發(fā)明纖維光纜之中那樣，用同一預(yù)型件制出呈現(xiàn)與第一和第二光纖對應(yīng)的各部分之間高色散值差或色散值突變的纖維光纜。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明通過連接具有高色散值差的各光纖來制造光纜的情況下，不必在第一和第二光纖之間分別形成色散位移區(qū)。因此，具有不出現(xiàn)由色散位移區(qū)的存在而引起的四波混合現(xiàn)象的優(yōu)點。還可以得到足夠高的色散值差。
圖5還示意性地表示出連接光纖42的累積色散值隨長度變化的曲線。這個曲線圖與連接光纖42的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)地表示在光纜41的下面。該曲線所示的累積色散值的變化，與第一和第二光纖43和44分別具有正色散值和負色散值且色散值較高的情況相符。
如圖5所示，光信號的累積色散值隨著光纖沿第一光纖43中傳播的長度l1而逐步增加。如上所述，累積色散值的增加具有大的梯度，因為第一光纖43的色散值D1高。當光信號到達第一和第二光纖43和44的連接點45時，累積色散值增加到“D1l1”的值。當光信號開始沿著具有高色散值D2的第二光纖44傳播時，累積色散值靠第二光纖44逐漸減小。最后累積色散值減小到“D1l1+D2l2”。
于是，光纜41中的連接光纖累積色散值得到補償，以便在具有較高的正色散值的第一光纖43使其驟然增大、和具有較高的負色散值的第二光纖44使其突然減小時表示出一適當值。所以，盡管第一和第二光纖43和44各自的色散值都是高的，光纜41中的連接光纖42的平均色散值仍保持適中。
由于連接光纖的這種色散特性，四波混合現(xiàn)象的發(fā)生得到充分地抑制。即，在光纜41中對應(yīng)于長度l1的一個點上，由于第一光纖43的較高的正色散值D1的緣故而呈現(xiàn)出很高的累積色散值。這個很高的累積色散值用于充分地抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生。于是，由于連接光纖42可被調(diào)節(jié)為一具有適當平均色散值而且由于連接光纖42中的第一或第二光纖43或44的緣故，光纜41中會暫時呈現(xiàn)高的累積色散值，光纜41可以抑制諸如四波混合等非線性效應(yīng)。
根據(jù)上述的配置，色散值可以被適當?shù)卣{(diào)整以便為每條光纜表示出一適當值。每條光纜的四波混合現(xiàn)象也都得到抑制。因此，可以很容易地全面控制色散值和四波混合現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明，憑借上述的結(jié)構(gòu)性優(yōu)點，圖5的光纜可以毫無問題地在信道間隔為50GHz的WDM光傳輸系統(tǒng)中使用。因此，可以提高WDM光傳輸系統(tǒng)的傳輸容量。
現(xiàn)在，詳細描述采用本發(fā)明光纜的光傳輸系統(tǒng)。
圖6a表示了全部采用具有圖5配置光纜的50GHz WDM光傳輸系統(tǒng)。為了與采用通常的NZ-DSF的情況比較，圖6a的光傳輸系統(tǒng)是與圖2a所描述相同的系統(tǒng)(參見表1)。因此，本發(fā)明的光纜在發(fā)射與接收端之間的480km距離上串聯(lián)起來。相鄰光放大器57之間的跨越長度也為80km，而且每根光纖的損耗系數(shù)為0.2dB/km。
如圖6a所示，標號為51的第一光纖呈現(xiàn)出17ps/nm-km的色散值，且長度為5km。標號為52的第二光纖呈現(xiàn)出-11ps/nm-km的色散值，且長度為5km。因此，標號為53的連接光纖具有10km的全長。一條光纜的全長也是10km。所以，在相鄰的光放大器57之間設(shè)置有8條光纜。
圖6b描述了圖6a所示本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)中光信號累積色散值隨光傳輸系統(tǒng)長度的變化。在第一光纖51的5km點顯示出85ps/nm的累積色散值58。借助這個累積色散值58，四波混合現(xiàn)象得到抑制。當光信號從5km點繼續(xù)前進時，由于具有負色散值-11ps/nm-km的第二光纖52，累積色散值將從85ps/nm的累積色散值58逐漸減小。結(jié)果，累積色散值到10km點時將減小到30ps/m。第一光纜的連接光纖53具有3ps/nm-km的平均色散值。
如圖6b所示，在80km的跨越距離上布置的8條光纜中重復(fù)地呈現(xiàn)高色散值。借助于這種重復(fù)的高色散值，四波混合現(xiàn)象的發(fā)生得到極大抑制。由每條光纜中的第一光纖得到的每個高色散值，被與該第一光纖連接且具有負色散值的第二光纖所補償。因此，每條光纜的平均色散值與傳統(tǒng)NZ-DSF中的平均色散值3ps/nm-km是相同的。
當為了擴大傳輸容量而根據(jù)已有技術(shù)在一個信道間隔約50GHz的光傳輸系統(tǒng)中采用同種光纖時，其平均色散值應(yīng)為6ps/nm-km或更高。盡管圖6a中的本發(fā)明纖維光纜具有3ps/nm-km的平均色散值，但毫無問題，因為它采用了連接光纖，其每條連接光纖都是由兩根高色散值的不同類光纖相互連接而成的。
參見圖7a和7b，將分別就采用本發(fā)明光纜的WDM光傳輸系統(tǒng)工作特性進行說明。
圖7a表示了圖6a光傳輸系統(tǒng)中所傳一個光信號的眼圖。如圖6a所示，光信號的眼顯得很清楚且張開得很大。即，沒有由四波混合引起的光信號減弱。另一方面，參見圖3a，其中示出了采用NZ-DSFs的光傳輸系統(tǒng)中所傳光信號的眼圖，從中可以看到，與采用本發(fā)明光纜的圖7a眼圖相比，其光信號的眼顯得不清楚且光信號處于嚴重減弱狀態(tài)。
圖7b是圖6a光傳輸系統(tǒng)中所傳光信號的光譜圖。圖7b中箭頭60所示的光譜的部分，表示了由于四波混合現(xiàn)象而產(chǎn)生的信號。參見圖7b可以看到，與采用NZ-DSFs情況下產(chǎn)生的圖3b光譜相比，四波混合現(xiàn)象被有效地抑制了。
圖8是一個描述控制圖6a光傳輸系統(tǒng)平均色散的曲線圖。如圖8所示，在第一光纖51的色散值設(shè)定為+17ps/nm-km條件下，通過調(diào)節(jié)第一和第二光纖51和52的長度比和第二光纖的負色散值，來控制平均色散。
如圖8所示，在第一和第二光纖51和52具有相同長度的條件下、連接光纖53需要有1.5ps/nm-km至4ps/nm-km范圍的平均色散值時，這可以通過將第一光纖52的負色散值恰當確定在-14ps/nm-km至-9ps/nm-km之間的范圍內(nèi)來實現(xiàn)。參見圖8可以看到，連接光纖53的平均色散值可以通過控制第一和第二光纖各自的長度或各自的色散值，即，第一和第二光纖51和52的正負色散值而得到控制。
同時，參見圖6a光傳輸系統(tǒng)在第一第二光纖51和52各有效面積為55μm2條件下呈現(xiàn)的工作特性，從中可以看到，與采用有效面積相同于第一和第二光纖51和52的NZ-DSFs的情況相比，四波混合現(xiàn)象被大大抑制了。
圖9a和9b分別表示了第一和第二光纖51和52具有55μm2有效面積、而且連接光纖53具有大約55μm2的有效面積的情況下的眼圖和光譜。參考這些附圖，尤其是圖9b可以看到，與使用NZ-DSFs的傳統(tǒng)情況(傳統(tǒng)情況下的四波混合現(xiàn)象由圖3b中的箭頭35表示)相比，圖9b中箭頭80所示的四波混合受到大大地抑制，甚至僅僅呈現(xiàn)出比第一光纖51具有80μm2有效面積的情況稍高一點的四波混合現(xiàn)象。這是因為光纜中的四波混合現(xiàn)象受到每條光纜的高累積色散值的反復(fù)抑制所致。
現(xiàn)在，將描述通過控制構(gòu)成圖6a光傳輸系統(tǒng)中每組連接光纖的光纖有效面積而對四波混合的抑制。
假設(shè)第一光纖51具有80μm2的有效面積，而第二光纖具有55μm2的有效面積，用公式3計算所得的連接光纖的有效面積為66μm2。即，本發(fā)明的連接光纖53具有比有效面積為55μm2的傳統(tǒng)NZ-DSFs更大的有效面積。由于更大有效面積導(dǎo)致了對光纖非線性效應(yīng)更大的抑制，故本發(fā)明的光纜對四波混合現(xiàn)象有更大的抑制，而且有更好的性能。
再參見圖7a和7b，分別描述了采用本發(fā)明具有66μm2有效面積光纜的光傳輸系統(tǒng)的工作特性。從圖中，尤其是圖7b中可知，與圖3b所示的NZ-DSF的光譜相比，圖7b中箭頭60所示的由四波混合現(xiàn)象所致的光譜成分處于受到明顯抑制的狀態(tài)。
圖10是一個描述在第一光纖51的各有效面積為80μm2和55μm2、第二光纖的損耗系數(shù)設(shè)定為0.2dB/km的情況下根據(jù)第一和第二光纖51和52之間長度比控制有效面積的曲線圖。如圖6a所示，第一和第二光纖51和52分別具有5km的長度，于是其長度比為1，連接光纖53的有效面積隨著光纜長度的增加而逐漸增大。在此情況下，當該纖維光纜長度為10km時，連接光纖53具有大約66μm2的有效面積。而且可看到，當?shù)谝缓偷诙饫w的長度比在相同長度光纜下調(diào)節(jié)為0.5時，連接光纖53的有效面積明顯提高到大約71μm2。于是，連接光纖53的有效面積可以簡單地通過調(diào)節(jié)第一和第二光纖51和52的長度或有效面積而得到控制。
最后，將描述根據(jù)第一和第二光纖51和52的長度控制四波混合的現(xiàn)象。
圖11是一個描述根據(jù)區(qū)段長度與四波混合功率比之間關(guān)系的曲線圖。這里，區(qū)段長度對應(yīng)于第一和第二光纖的長度。為了便于說明，假設(shè)在圖11的情況下第一和第二光纖具有相同的長度。當然，第一和第二光纖可以各有不同的長度。在圖11中，曲線(1)對應(yīng)本發(fā)明的纖維光纜，而曲線(2)對應(yīng)傳統(tǒng)的NZ-DSF。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在第一光纖具有17ps/nm-km的色散值，第二光纖具有-11ps/nm-km的色散值情況下，第一光纖51中發(fā)生的四波混合現(xiàn)象會以3km為間隔在3km、6km、9km...處產(chǎn)生偏移干擾，同時以3km為間隔在1.5km、4.5km、7.5km...處產(chǎn)生加強干擾。第二光纖52中產(chǎn)生的四波混合成分以4.5km為間隔在4.5km、9km、13.5km...處產(chǎn)生偏移干擾，同時在以4.5km為間隔在6.75km、11.25km...處產(chǎn)生加強干擾。在此情況下，第一和第二光纖51和52中產(chǎn)生的四波混合成分在大約7km點處產(chǎn)生加強干擾，而且在3km點至6km點的跨度內(nèi)保持一定幅度的偏移干擾和加強干擾。結(jié)果，僅僅剩余了較低的四波混合成分。圖11表示了這樣的事實采用本發(fā)明光纜的光傳輸系統(tǒng)中，當光纜具有3至6km的區(qū)段長度時，會呈現(xiàn)出高信號-四波混合的功率比。
參見圖11還可以看出，與區(qū)段長度在3km至6km范圍的情況比，本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)中的信號-四波混合的功率比在大于7km的區(qū)段長度時更大。盡管信號-四波混合的功率比這么大，與NZ-DSF相比，四波混合現(xiàn)象還是受到了明顯抑制。這可以從圖11中看到。
從圖11中還看到，當區(qū)段長度超過10km時，信號-四波混合功率比的改善在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中再次顯現(xiàn)出來。Tkach等人在“Journal ofLightwave Technology”(光波技術(shù)雜志)，PP263-300，Volume 13中披露了這種改善信號-四波混合功率比的方法。該文披露為了抑制四波混合現(xiàn)象，將8.4km長度的單模光纖和48km長的色散位移光纖組合使用。在該文中，Tkach等人指出在一個短的區(qū)段長度上建立滿意的相位匹配，會因而導(dǎo)致較大的四波混合現(xiàn)象。
但是，該文披露的方法不實際，因為如該文所述的過長的光纜難以制造，難以處置。實際上，通常制造的光纜是15km或略長。一般地，區(qū)段長度設(shè)定為7km或略短。
考慮的光纜制造和安裝的實際問題，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，即使在10km光纜的情況下，通過控制第一和第二光纖的區(qū)段長度和色散值，仍然可顯著地抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生，如圖11所示。
參考圖11可以理解，在本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，四波混合現(xiàn)象可以根據(jù)第一和第二光纖進行控制。如圖11所示，在纖維光纜的連接光纖由兩根不同種類光纖彼此連接而成的情況下，本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)所用纖維光纜的適當長度大約為6至12km。在為了形成連接纖維光纜而將兩條纖維光纜連接的情況下，每條纖維光纜的長度為3至6km。這意味著光纜的長度可以降低到3至6km。
下列表2描述了地第一和第二光纖各自的優(yōu)化色散值，優(yōu)化色散斜率，優(yōu)化有效面積，它們是在有圖6a配置的光傳輸系統(tǒng)采用本發(fā)明光纜的情況下實際確定的。
表2特性 第一光纖 第二光纖色散值 17ps/nm-km -11ps/nm-km色散斜率 0.08 -0.08ps/nm2-km ps/nm2-km有效面積 80μm255μm2區(qū)段長度 3至6km 3至6km表2中第二光纖的色散值，色散斜率，和有效面積是在具有較高正色散值和較大有效面積的傳統(tǒng)單模光纖被用作第一光纖的條件下導(dǎo)出的。在用這種單模光纖作為第一光纖的情況下，可以容易地得到本發(fā)明所需的色散特性和有效面積。還可以降低本發(fā)明光纜的制造成本。此外，還有光纜易于制造的優(yōu)點。
在充分考慮到實際制造第二光纖可能引起的問題的情況下，第二光纖的上述值是該第二光纖可以實際提供的值。
在第一和第二光纖的長度控制在上述范圍的情況下，可以利用四波混合成分中出現(xiàn)的偏移干擾。結(jié)果，四波混合的發(fā)生可以進一步得到抑制。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在連接光纖由具有表2所示值的第一和第二連接光纖所構(gòu)成、并且包括有該連接光纖的纖維光纜用于具有50GHz信道間隔的WDM光傳輸系統(tǒng)中的情況下，光信號在四波混合對光信號的影響被明顯抑制的狀態(tài)下得到傳輸。
表2所示的值僅僅是本發(fā)明一個實例中的值。用于本發(fā)明的第一和第二光纖的值不限于表2所列的這些值。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當清楚，第一和第二光纖的值可以根據(jù)采用本發(fā)明光纜的光傳輸系統(tǒng)的技術(shù)條件的變化而改變。
從上述說明可知，在同一光纜中將不同種類的第一和第二光纖相互連接而配置成的連接光纖所構(gòu)成的本發(fā)明的纖維光纜可應(yīng)用于WDM光傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用50GHz的信道間隔，并根據(jù)對構(gòu)成連接光纖的第一和第二光纖的各自色散值、色散斜率和有效面積的調(diào)節(jié)，控制連接光纖的色散值、色散斜率和有效面積以對應(yīng)于WDM光傳輸系統(tǒng)許可的值。因此，本發(fā)明的纖維光纜和光傳輸系統(tǒng)提供了一種將每根光纖傳輸容量最大化的效果。
本發(fā)明的上述光纖可以稱為“2-段型纖維光纜”，它是通過連接一根第一光纖和一根第二光纖而構(gòu)成的?，F(xiàn)在，說明包括由三根光纖連接在一起而構(gòu)成的3-段型光纜，以及采用該3-段型光纜的光傳輸系統(tǒng)。
參見圖12，其中描述了本發(fā)明3-段型纖維光纜的原理。該3-段型光纜與圖5所示的2-段型光纜類似，不同的只是添加了第三光纖115，它具有與標號為113的第一光纖相同的色散值，色散斜率和有效面積，但是其長度不同于第一光纖113。因此，3-段型光纜中的第一和第二光纖113和114各自的色散值，色散斜率和有效面積可以用與2-段型光纜相同的符號表示。第三光纖115的色散值，色散斜率和有效面積可以分別用“D1”、“S1”、“l(fā)3”和“A1”表示。
3-段型光纜中的連接光纖112的平均色散值，色散斜率和有效面積可以分別用下列公式4，5和6確定Dcf(λ)=D1(λ)l1+D2(λ)l2+D1(λ)l3l1+l2+l3]]>〔公式4〕Scf(λ)=∂Dcf(λ)∂λ=∂D1(λ)∂λl1+∂D2(λ)∂λ(λ)l2+∂D1(λ)∂λl3l1+l2+l3=S1(λ)l1+S2(λ)l2+S1(λ)l3l1+l2+l3]]>〔公式5〕Acf=L1L2L3-1α3α1(L1-L1L2+L1L2L3-1)A1+α3α2L1(L2-1)A2]]>〔公式6〕在公式6中，“α1”和“α2”分別代表第一和第二光纖113和114的損耗指標(/km)，并且分別可以用“α1＝0.1×a1×log(10)”和“α2＝0.1×a2×log(10)”表示?！癮_(1)”和“a_(2)”分別代表第一和第二光纖113和114的損耗系數(shù)(dB/km)。而且，“α3”用“α3＝(α1l1+α2l2+α3l3)/(l1+l2+l3)(/km)”表示，而“L1”和“L2”分別用“L1＝exp(-α1l1)”和“L2＝exp(-α2l2)”，和“L3＝exp(-α1l3)”表示。
從公式4，5和6中看出，連接光纖112的色散值Dcf，色散斜率Scf和有效面積Acf可以根據(jù)第一第二和第三光纖113、114和115各自的色散值，色散斜率和有效面積加以控制。
由公式4確定的連接光纖112的平均色散值設(shè)計成始終為非零值。
圖12表示了光纜110中的連接光纖112的累積色散值隨長度的變化曲線。在圖12的光纜110中，為了便于說明，第一光纖113被設(shè)定成具有正的色散值，而第二光纖114被設(shè)定成具有負的色散值。當然，第一和第二光纖不限于上述的情況。
如圖12所示，連接光纖112的累積色散值由于具有高正色散值的第一光纖113而逐步增大。累積色散值的這種增大在第一光纖113長度l3上一直繼續(xù)著，以便所得的累積色散值相應(yīng)于一個值“D1l1”。由于這個高累積色散值，可以很有效地抑制光纜110中的四波混合現(xiàn)象。此后，對累積色散值“D1l1”的補償由具有高負色散值的第二光纖114啟動。結(jié)果，在對應(yīng)于“l(fā)1+l2”長度的第二光纖114端點處，累積色散值為負值。從該點起，有高正色散值的第三光纖115給累積色散值疊加上一個正值。
從上面的說明可知，通過信號在纖維光纜110中傳播期間產(chǎn)生的高累積色散值，四波混合現(xiàn)象可得到極大的抑制，且連接光纖112保持低的平均色散。因此，3-段型纖維光纜110可以控制連接光纖112的色散值和非線性效應(yīng)。
圖13a示意性地表示了一WDM光傳輸系統(tǒng)實例，該系統(tǒng)采用了3-段光纜，其中每一光纜都具有圖12所示的配置。為了便于與采取NZ-DSFs和采取2段型光纜的情況比較，圖13a的光傳輸系統(tǒng)具有與表1所示相同的系統(tǒng)規(guī)格。
如圖13a所示，用標號122表示的第一光纖呈現(xiàn)+17ps/nm-km的色散值，并具有2.5km長度，80μm2的有效面積。用標號123表示的第二光纖具有-11ps/nm-km的色散值，和5km長度，55μm2的有效面積。用標號124表示的第三光纖具有+17ps/nm-km的色散值，和2.5km長度。盡管第三光纖124被設(shè)計成具有與在圖13a中的第一光纖122相同的色散值和長度，但是也可以具有與第一光纖122不同的值。
圖13b表示了在采用其每一個都具有上述配置的3段型纖維光纜的光傳輸系統(tǒng)中呈現(xiàn)的色散值的變化。在這種光傳輸系統(tǒng)中，每條纖維光纜都保持3ps/nm-km的平均色散值。如在2段型纖維光纜之中一樣，在這種光纜中也反復(fù)呈現(xiàn)出較高的累積色散值125。借助這種較高的累積色散值和低的平均色散值，每條光纜中四波混合現(xiàn)象的發(fā)生得到極大抑制。
圖14的眼圖和圖14b的光信號譜分別表示了圖13a光傳輸系統(tǒng)的工作特性。參考圖14a和14b可以看到，即使在50GHz的光傳輸系統(tǒng)中，也可以明顯地抑制四波混合現(xiàn)象的發(fā)生，而且光信號的眼是明顯張開的。即，與采用NZ-DSFs的50GHz光傳輸系統(tǒng)相比，這種光傳輸系統(tǒng)中的系統(tǒng)性能得到了大大的改善。
從上述說明可知，在采用具有本發(fā)明纖維光纜的WDM光傳輸系統(tǒng)情況下，無論是2段型光纜或3段型光纜，都具有明顯高于采用傳NZ-DSF的WDM光傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)工作特性。
使用2段型光纜或3段型光纜的各系統(tǒng)之間僅有一個差別，即2段型光纜具有一個連接點，而3段型光纜有兩個連接點。單純考慮連接損耗，采用2段型光纜的系統(tǒng)可能更有優(yōu)勢。
2段型光纜和3段型光纜的特性可能彼此不同，因為它們用不同的光纖分布形成了其各自的連接光纖。
參見圖15a和15b，其中分別表示出相互連接的2段型纖維光纜。在圖15a的情況下，2段型纖維光纜的連接是以這樣的方式進行的不同種類的光纖相互連接。即，根據(jù)圖15a的連接，具有第一光纖130′和第二光纖132依次布置的光纖設(shè)置的纖維光纜130，與具有光纖分布相同于纖維光纜130的另一纖維光纜131連接起來。在圖15b的情況下，2段型纖維光纜的連接是以這樣的方式進行的相同種類的光纖相互連接。即，根據(jù)圖15b的連接，具有第一光纖131和第二光纖132依次布置的光纖設(shè)置的纖維光纜130，與有第一光纖131和第二光纖132依次布置的光纖設(shè)置的另一纖維光纜130″連接起來。在此情況下，當觀察連接狀態(tài)的整個纖維光纜時，第二光纖132的長度是雙倍的。
第二光纖的雙倍長度，相應(yīng)地使光纜長度的縮短成為可能。在第一和第二光纖的長度分別為3km的情況下，如表2所示，得到的光纜應(yīng)當為6km長。但是，在相鄰光纜的第二光纖132彼此相連的情況下，如圖15b所示的情況下，整個連接光纜中每一第二光纖所需的3km長度可以用每一長度均為1.5km的第二光纖132來獲得。因此，可以制造其中每一個都具有3km長度的纖維光纜。此外，相同種類光纖之間的連接提供了一個優(yōu)點光纜之間的連接簡便易行。
另一方面，3段型纖維光纜的連接僅按這樣的方式進行相同種類的光纖相互連接。如圖15c所示，相鄰光纜的連接按這樣方式一纖維光纜136的第三或第一光纖135或133連接到與光纜136相鄰的另一光纜136′的第三或第一光纖135或133上。同種光纖的這種連接提供了這樣一個優(yōu)點在纜線實際安裝過程中，光纜之間的連接簡便易行。
于是，恰當?shù)卮_定控制每條光纜中連接光纖色散特性所需的光纖設(shè)置，和便于光纜之間的連接和每條光纜長度的縮短所需的光纖設(shè)置，可能使本發(fā)明配置優(yōu)點最大化。工業(yè)實用性從上述說明可知，本發(fā)明提供了一種纖維光纜，它包括通過在同一光纜中連接有不同特性的不同種類光纖而構(gòu)成的連接光纖，該光纖同時具有受到控制而相應(yīng)于光傳輸系統(tǒng)所需的色散值、有效面積和色散斜率，而這種控制是根據(jù)對這些光纖各自的色散值，長度，有效面積和色散斜率的調(diào)節(jié)進行的。該連接纖維光纜中同種連接光纖的總長是可以調(diào)節(jié)的，以進一步地抑制光纖的非線性效應(yīng)。本發(fā)明的纖維光纜可被很方便地設(shè)計成具有信道間隔為50GHz的WDM光傳輸系統(tǒng)所需的優(yōu)化色散值和優(yōu)化有效面積的光纜。由于這種設(shè)計可以制成光纜單元，所以比制造整個光纜的設(shè)計方案易于提高精度。
盡管已經(jīng)結(jié)合2段型纖維光纜和3段型纖維光纜描述了本發(fā)明，但是這些僅僅是便于說明的例子。因此，本發(fā)明的配置不限于這些類型的光纜。上述描述中具體限定的系統(tǒng)規(guī)格和光纖色散特性和有效面積，僅僅是為了便于說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
用于本發(fā)明的光纖，可以是傳統(tǒng)的光纖。但是，本發(fā)明的光纖不限于傳統(tǒng)的光纖。包括新開發(fā)的光纖在內(nèi)的任何光纖，只要符合本發(fā)明目的和用途均可使用。
盡管為了說明的目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚，可以有不違背權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的各種的修改，附加和替換。
權(quán)利要求
1.一種用于波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的纖維光纜，它包括多組連接光纖，其中每組連接光纖由在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)分別具有不同色散值和不同色散斜率、同時具有不同的長度和不同有效面積的多根光纖所構(gòu)成，這些光纖按照任意次序彼此連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維光纜，其中每組連接光纖中光纖的不同色散值和不同長度受到控制，以使該連接光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的平均色散值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維光纜，其中每組連接光纖中光纖的不同色散值，不同斜率和不同長度受到控制，以使連接光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的平均色散斜率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維光纜，其中每組連接光纖中光纖的不同有效面積和不同長度受到控制，以使連接光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的平均有效面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一個的纖維光纜，其中至少一部分的不同色散值為+2ps/nm-km或更大，且至少其他部分的不同色散值是-2ps/nm-km。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的纖維光纜，其中每組連接光纖中光纖是以這樣的方式連接的相鄰光纖分別具有相反符號的色散值，而且其之間的色散值差至少為10ps/nm-km。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一個的纖維光纜，其中每組連接光纖的長度為0.5至20km。
8.一種用于波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的纖維光纜，它包括多組連接光纖，其中每組連接光纖包括在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第一色散值和第一色散斜率并具有第一長度和第一有效面積的第一光纖；在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第二色散值和第二色散斜率并具有第二長度和第二有效面積的第二光纖；第一和第二光纖按任意次序連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的纖維光纜，其中第一光纖的第一色散值和第一長度和第二光纖的第二色散值和第二長度受到控制，以便該連接光纖的一相關(guān)光纖具有一與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的平均色散值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的纖維光纜，其中第一光纖的第一色散值、第一色散斜率、和第一長度，與第二光纖的第二色散值、第二色散斜率、和第二長度受到控制，以便該連接光纖的一相關(guān)的光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的色散值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的纖維光纜，其中第一光纖的第一有效面積和第一長度，和第二光纖的第二有效面積和第二長度受到控制，以便該連接光纖的一相關(guān)的光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的有效面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的纖維光纜，其中第一光纖的第一色散值、第二光纖的第二色散值以及相關(guān)連接光纖的平均色散值都是工作波長(λ)的函數(shù)，而且該連接光纖的平均色散值由下列公式確定Dcf(λ)=D1(λ)l1+D2(λ)l2l1+l2]]>在公式中，“Dcf”代表連接光纖的平均色散值(ps/nm-km)；“D1”代表第一光纖的第一色散值(ps/nm-km)；“D2”代表第一光纖的第二色散值(ps/nm-km)；“l(fā)1”代表第一光纖的第一長度(km)；和“l(fā)2”代表第二光纖的第二長度(km)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的纖維光纜，其中第一光纖的第一色散值和第一色散斜率，第二光纖的第二色散值和第二色散斜率，和一組連接光纖的色散值和色散斜率都是工作波長(λ)的函數(shù)，而且連接光纖的平均色散值由下列公式確定Scf(λ)=∂Dcf(λ)∂λ=∂D1(λ)∂λl1+∂D2(λ)∂λl2l1+l2=S1(λ)l1+S2(λ)l2l1+l2]]>公式中“Scf”代表連接光纖的色散斜率(ps/nm2-km)；“Dcf”代表連接光纖的平均色散值(ps/nm-km)；“D1”代表第一光纖的第一色散值(ps/nm-km)；“D2”代表第一光纖的第二色散值(ps/nm-km)；“S1”代表第一光纖的第一色散斜率(ps/nm2-km)；“S2”代表第二光纖的第二色散斜率(ps/nm2-km)；“l(fā)1”代表第一光纖的第一長度(km)；和“l(fā)2”代表第二光纖的第二長度(km)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的纖維光纜，其中連接光纖的有效面積由下列公式確定Acf=L1L2-1α3α1L1-1A1+α3α2L1(L2-1)A2]]>公式中“Acf”代表連接光纖的有效面積(μm2)；“l(fā)1”代表第一光纖的第一長度(km)；“l(fā)2”代表第二光纖的第二長度(km)；“α1”代表第一光纖損耗指標(/km)；“α2”代表第二光纖損耗指標(/km)“α3”用“α3＝(α1l1+α2l2)/(l1+l2)”表示；“α1”用“α1＝0.1×a1×log(10)”表示；“α2”用“α2＝0.1×a2×log(10)”表示；“a_(1)”代表第一光纖的損耗系數(shù)(dB/km)；“a_(2)”代表第二光纖的損耗系數(shù)(dB/km)；“L1”用“L1＝exp(-α1l1)”表示；和“L2”用“L2＝exp(-α2l2)”表示。
15.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一和第二色散值具有相反的符號，并呈現(xiàn)其間至少10ps/nm-km的差值。
16.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一色散斜率為正值，第二色散斜率為負值。
17.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一和第二色散斜率分別為正值。
18.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中在工作波長范圍內(nèi)的中心波長處第一光纖的第一色散值在+4ps/nm-km至+20ps/nm-km的范圍，而且在工作波長范圍內(nèi)的中心波長處第二光纖的第二色散值在-20ps/nm-km至-4ps/nm-km范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的纖維光纜，其中第一色散值在15ps/nm-km至18ps/nm-km的范圍，而第二色散值在-12ps/nm-km至-9ps/nm-km范圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一色散斜率為小于等于0.1ps/nm2-km，，而第二色散斜率的值為-0.1ps/nm2-km。
21.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一色散斜率和第二色散斜率分別為小于等于+0.1ps/nm2-km。
22.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一有效面積在50μm2至90μm2的范圍，而第二有效面積在30μm2至80μm2的范圍。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的纖維光纜，其中第一和第二光纖的第一和第二長度分別為3至6km。
24.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一和第二光纖在1300至1550nm波長范圍呈0色散值。
25.根據(jù)權(quán)利要求8-14之中任意一個的纖維光纜，其中第一光纖在1300至1500nm波長范圍內(nèi)呈0色散值，而第二光纖在大于等于1600nm波長處呈0色散值。
26.一種用于波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的纖維光纜，它包括多組連接光纖，其中每組連接光纖包括在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第一色散值和第一色散斜率并具有第一長度和第一有效面積的第一光纖；在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第二色散值和第二色散斜率并具有第二長度和第二有效面積的第二光纖；以及在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈現(xiàn)第一色散值和第一色散斜率并具有第三長度和第一有效面積的第三光纖；第一，第二和第三光纖依次彼此連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的纖維光纜，其中第一光纖的第一色散值和第一長度，第二光纖的第二色散值和第二長度，和第三光纖的第一色散值和第三長度受到控制，以便該連接光纖一相關(guān)的光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的平均色散值。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的纖維光纜，其中第一光纖的第一色散值、第一色散斜率和第一長度，第二光纖的第二色散值、第二色散斜率和第二長度，以及第三光纖的第一色散值、第一色散斜率和第三長度受到控制，以便該連接光纖一相關(guān)的光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的色散值。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的纖維光纜，其中第一光纖的第一有效面積和第一長度，第二光纖的第二有效面積和第二長度，以及第三光線的第一有效面積和第三長度受到控制，以便該連接光纖一相關(guān)的光纖具有與WDM光傳輸系統(tǒng)所需值對應(yīng)的有效面積。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的纖維光纜，其中第一光纖和第三光纖的第一色散值，第二光纖的第二色散值，和相關(guān)連接光纖的平均色散值都是工作波長(λ)的函數(shù)，而且連接光纖的平均色散值由下列公式確定Dcf(λ)=D1(λ)l1+D2(λ)l2+D1(λ)l3l1+l2+l3]]>在公式中，“Dcf”代表連接光纖的平均色散值(ps/nm-km)；“D1”代表第一光纖的第一色散值(ps/nm-km)；“D2”代表第一光纖的第二色散值(ps/nm-km)；“l(fā)1”代表第一光纖的第一長度(km)；“l(fā)2”代表第二光纖的第二長度(km)；和“l(fā)3”代表第三光纖的第三長度(km)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的纖維光纜，其中第一和第三光纖的第一色散值和第一色散斜率，第二光纖的第二色散值和第二色散斜率，和該連接光纖的一相關(guān)光纖的平均色散值和色散斜率都是工作波長(λ)的函數(shù)，而且連該接光纖的色散值由下列公式確定Scf(λ)=∂Dcf(λ)∂λ=∂D1(λ)∂λl1+∂D2(λ)∂λ(λ)l2+∂D1(λ)∂λl3l1+l2+l3=S1(λ)l1+S2(λ)l3+S1(λ)l3l1+l2+l3]]>公式中“Scf”代表連接光纖的色散斜率(ps/nm2-km)；“Dcf”代表連接光纖的平均色散值(ps/nm-km)；“D1”代表第一光纖的第一色散值(ps/nm-km)；“D2”代表第一光纖的第二色散值(ps/nm-km)；“l(fā)1”代表第一光纖的第一長度(km)；“l(fā)2”代表第二光纖的第二長度(km)；“l(fā)3”代表第三光纖的第三長度(km)；“S1”代表第一光纖的第一色散斜率(ps/nm2-km)；和“S2”代表第二光纖的第二色散斜率(ps/nm2-km)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的纖維光纜，其中連接光纖的有效面積由下列公式確定Acf=L1L2L3-1α3α1(L1-L1L2+L1L2L3-1)A1+α3α2L1(L2-1)A2]]>公式中“Acf”代表連接光纖的有效面積(μm2)；“l(fā)1”代表第一光纖的第一長度(km)；“l(fā)2”代表第二光纖的第二長度(km)；“l(fā)3”代表第三光纖的第三長度(km)；“α1”代表第一光纖損耗指標(/km)；“α2”代表第二光纖損耗指標(/km)；“α3”用“ ”表示；“α1”用“α1＝0.1×a1×log(10)”表示；“α2”用“α2＝0.1×a2×log(10)”表示；“a_(1)”代表第一光纖的損耗系數(shù)(dB/km)；“a_(2)”代表第二光纖的損耗系數(shù)(dB/km)；“L1”用“L1＝exp(-α1l1)”表示；“L2”用“L2＝exp(-α2l2)”表示；和“L3”用“L3＝exp(-α1l3)”表示。
33.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一和第二色散值分別具有相反的符號，同時其間至少呈10ps/nm-km的差值。
34.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一色散斜率為正值，第二色散斜率為負值。
35.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一和第二色散斜率分別為正值。
36.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中在工作波長范圍內(nèi)的中心波長處第一光纖的第一色散值在+4ps/nm-km至+20ps/nm-km的范圍，而且在工作波長范圍內(nèi)的中心波長處第二光纖的第二色散值在-20ps/nm-km至-4ps/nm-km范圍。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的纖維光纜，其中第一色散值在15ps/nm-km至18ps/nm-km的范圍，而第二色散值在-12ps/nm-km至-9ps/nm-km范圍。
38.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一色散斜率為小于等于+0.1ps/nm2-km，，而第二色散斜率的值為-0.1ps/nm2-km。
39.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一色和第二色散斜率分別為小于等于+0.1ps/nm2-km。
40.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一有效面積在50μm2至90μm2的范圍，而第二有效面積在30μm2至80μm2的范圍。
41.根據(jù)權(quán)利要求27的纖維光纜，其中第一、第二和第三長度分別為3至6km。
42.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一、第二和第三光纖在1300至1550nm波長范圍呈0色散值。
43.根據(jù)權(quán)利要求26-32之中任意一個的纖維光纜，其中第一光纖在1300至1500nm波長范圍呈0色散值，而第二光纖在大于等于1600nm波長處呈0色散值。
44.根據(jù)權(quán)利要求1，8，或26的纖維光纜，其中連接光纖具有在1ps/nm-km至10ps/nm-km范圍的平均色散值。
45.根據(jù)權(quán)利要求1，8，或26的光纜，其中工作波長范圍選自下列一組中1300nm至1530nm范圍，1400nm至1565nm范圍，和1530nm至1650nm范圍。
46.一種具有預(yù)定的信道間隔和預(yù)定數(shù)量信道的波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)，它包括用于提供多個分別具有不同波長的光信號的發(fā)射端機；與該發(fā)射端機連接且適于多路復(fù)用光信號的多路復(fù)用器；多條纖維光纜，每條光纜包括多組連接光纖，其每一組連接光纖由多根在工作波長范圍內(nèi)呈不同色散值和不同色散斜率且有不同長度和不同有效面積的光纖構(gòu)成，這些光纖按任意次序彼此相互連接；用于使該纖維光纜互連的連接裝置；用于放大該纖維光纜中所傳光信號的光放大器；用于分解該纖維光纜中所傳光信號的多路復(fù)用分解器；以及與多路復(fù)用分解器連接且適于接收分解后的光信號的接收端機。
47.一種具有預(yù)定的信道間隔和預(yù)定數(shù)量信道的波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)，它包括用于提供多個分別具有不同波長的光信號的發(fā)射端機；與該發(fā)射端機連接且適于多路復(fù)用光信號的多路復(fù)用器；多條纖維光纜，每條光纜包括多組連接光纖，其每一組連接光纖包括在預(yù)定工作波長范圍呈第一色散值和第一色散斜率且具有第一長度和第一有效面積的第一光纖，和在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈第二色散值和第二色散斜率且具有第二長度和第二有效面積的第二光纖，第一和第二光纖按任意次序彼此相互連接；用于使光纜互連的連接裝置；用于放大光纜中所傳光信號的光放大器；用于分解該纖維光纜中所傳光信號的多路復(fù)用分解器；以及與多路復(fù)用分解器連接且適于接收分解后的光信號的接收端機。
48.一種具有預(yù)定的信道間隔和預(yù)定數(shù)量信道的波分多路復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)，它包括用于提供多個分別具有不同波長的光信號的發(fā)射端機；與該發(fā)射端機連接且適于多路復(fù)用光信號的多路復(fù)用器；多條纖維光纜，每條光纜包括多組連接光纖，其每一組連接光纖包括在預(yù)定工作波長范圍呈第一色散值和第一色散斜率且具有第一長度和第一有效面積的第一光纖，在預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈第二色散值和第二色散斜率且具有第二長度和第二有效面積的第二光纖，和在預(yù)定工作波長范圍呈第一色散值和第一色散斜率且具有第三長度和第一有效面積的第三光纖，第一光纖，第二光纖和第三光纖依次彼此連接；用于使光纜互連的連接裝置；用于放大光纜中所傳光信號的光放大器；用于分解該光纜中所傳光信號的多路復(fù)用分解器；以及與多路復(fù)用分解器連接且適于接收分解后的光信號的接收端機。
49.根據(jù)權(quán)利要求46至48任意一個的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中信道間隔為50GHz。
50.根據(jù)權(quán)利要求46至48任意一個的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中信道間隔為100GHz或更大。
51.根據(jù)權(quán)利要求47的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中的連接裝置將所選一條纖維光纜的第一光纖連接到與該選出光纜的第一光纖相鄰的另一光纜的第一光纖上，同時控制所得到的連接光纖的長度。根據(jù)權(quán)利要求47的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中的連接裝置將所選一條纖維光纜的第一光纖連接到在一條光線路上與該選出光纜的第一光纖相鄰的另一纖維光纜的第二光纖上。
52.根據(jù)權(quán)利要求48的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中的連接裝置將所選一條纖維光纜的第一光纖，連接到與該選出光纜的第一光纖相鄰的另一光纜的第一光纖上，同時產(chǎn)生最小的連接損耗。
53.根據(jù)權(quán)利要求48的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中的連接裝置將所選一條纖維光纜的第一光纖，連接到與該選出光纜的第一光纖相鄰的另一光纜的第一光纖上，同時產(chǎn)生最小的連接損耗。
54.根據(jù)權(quán)利要求48的WDM光傳輸系統(tǒng)，其中的連接裝置將所選一條纖維光纜的第三光纖，連接到與該選出光纜的第三光纖相鄰的另一光纜的第一光纖上，同時產(chǎn)生最小的連接損耗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一纖維光纜以及采用該光纜的、包括多組連接光纖的波分多路復(fù)用光傳輸系統(tǒng),其中每一組連接光纖都由多根在一預(yù)定工作波長范圍內(nèi)呈不同色散值和不同色散斜率的光纖所組成,同時具有不同長度和不同有效面積,該光纖在一任意順序下相互連接在一起。
文檔編號H04B10/2525GK1371482SQ00811730
公開日2002年9月25日 申請日期2000年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月13日
發(fā)明者金東英, 鄭允喆 申請人:Lg電線株式會社, 韓國化學(xué)研究院