Волокно с компенсацией дисперсии

Волокно с компенсацией дисперсии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Этот документ соответствует национальной стадии международной заявки PCT/JP03/03004, с международной датой подачи 13 марта 2003 г., которая была опубликована в Японии согласно Статье 21(2) РСТ и содержание которой включено сюда посредством ссылки. Кроме того, международная заявка PCT/JP03/03004 основана на японских патентных заявках №2002-069077 и 2003-057013, поданных в Японии 13 марта 2003 г. и 4 марта 2003 г., соответственно, содержание которых включено сюда посредством ссылки.

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к волокну с компенсацией дисперсии, которое компенсирует хроматическую дисперсию одномодового волокна с нулевой дисперсией в диапазоне 1,3 мкм ("стандартное одномодовое волокно", далее обозначаемое "S-SMF"), которое имеет длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1,3 мкм, или волокна с ненулевым дисперсионным сдвигом ("волокно с ненулевым дисперсионным сдвигом", далее обозначаемое "NZ-DSF"). В частности, настоящее изобретение относится к волокну с компенсацией дисперсии, характеристики которого незначительно ухудшаются, даже если оно выполнено в виде модуля путем намотки на малую бобину.

Предпосылки изобретения

В общем случае, при использовании передачи на большие расстояния по оптоволоконной линии связи, большой скорости передачи, и большом количестве мультиплексируемых длин волны, возникают такие проблемы, как потери на линии, накопленная хроматическая дисперсия и дисперсия поляризованной моды ("дисперсия поляризованной моды", далее обозначаемая "PMD"). Для компенсации потерь на линии можно использовать волоконный усилитель, легированный эрбием. Другая проблема состоит в накопленной хроматической дисперсии. Соотношение между скоростью передачи и допустимой хроматической дисперсией показано на фиг.3. Эту накопленную хроматическую дисперсию можно скомпенсировать с помощью модуля, в котором используется волокно с компенсацией дисперсии и т.д.

Между прочим, в настоящее время S-SMF волокно широко используется во всем мире. При осуществлении передачи в диапазоне 1,55 мкм с использованием этой оптоволоконной сети, то в этом диапазоне 1,55 мкм возникает хроматическая дисперсия приблизительно +17 пс/нм·км. Кроме того, хотя на протяженных линиях связи обычно используют NZ-DSF волокно, которое имеет меньшую хроматическую дисперсию в диапазоне 1,55 мкм, чем S-SMF волокно, тем не менее хроматическую дисперсию, накапливающуюся на линии связи, необходимо компенсировать.

Кроме того, в настоящее время разработано мультиплексирование с разделением по длине волны ("мультиплексирование с разделением по длине волны", далее обозначаемое "МДР"), которое позволяет повысить пропускную мощность линии связи; таким образом, связь в режиме МДР уже реализована на практике в большом количестве каналов передачи. Необходимо снизить хроматическую дисперсию, допустимую во всем диапазоне длин волн, который используется при связи в режиме МДР. Поэтому необходимо компенсировать не только хроматическую дисперсию, но и наклон дисперсионной кривой. Оптическое волокно передачи, волокно с компенсацией дисперсии и остаточные дисперсионные характеристики после компенсации показаны на фиг.4. Знак наклона дисперсионной кривой для волокна с компенсацией дисперсии противоположен знаку наклона дисперсионной кривой для оптического волокна передачи, что позволяет добиться малой остаточной дисперсии в широком диапазоне длин волн. Количественной характеристикой компенсации наклона дисперсионной характеристики является RDS. RDS (RDS - относительный наклон дисперсионной характеристики) это отношение наклона дисперсионной характеристики к хроматической дисперсии. RDS можно выразить следующей формулой (1) где D обозначает хроматическую дисперсию, S обозначает наклон дисперсионной характеристики.

Для снижения остаточной дисперсии в широком диапазоне длин волн необходимо подобрать такое значение дисперсии, которое имеет противоположный знак по отношению к хроматической дисперсии оптического волокна передачи, чтобы RDS был как можно меньше.

Для таких волокон с компенсацией дисперсии, например, в нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация №Hei 6-11620, раскрыта технология для волокна с компенсацией дисперсии, имеющего хроматическую дисперсию -20 пс/нм·км или ниже, предназначенного для компенсации хроматической дисперсии в диапазоне 1,55 мкм в S-SMF волокне, которое имеет длину волны нулевой дисперсии в диапазоне 1,3 мкм. Кроме того, в нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация № 11-95056, раскрыта технология для волокна с компенсацией дисперсии, в котором наклон дисперсионной характеристики снижен и, вместе с тем, уменьшены потери на соединениях, в результате чего абсолютное значение хроматической дисперсии на единицу длины увеличено.

Кроме того, в нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация №Hei 8-136758, раскрыта технология для волокна с компенсацией дисперсии с отрицательным наклоном дисперсионной характеристики, в результате чего хроматическая дисперсия составляет -100 пс/нм·км или менее.

С другой стороны, в нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация №Hei 8-54546, раскрыто волокно с компенсацией дисперсии малого диаметра, которое имеет первичный покровный слой, имеющий модуль Юнга 0,1 кгс/мм², на наружной поверхности оптического волокна без покрытия, наружный диаметр которого менее 125 мкм, и имеет вторичный покровный слой, имеющий модуль Юнга 150 кгс/мм² или выше, на наружной поверхности первичного покровного слоя в оптическом волокне, структура покрытия которого показана на фиг.2. В шестом варианте осуществления этой нерассмотренной японской патентной заявки, первая публикация №Hei 8-54546, раскрыто волокно с компенсацией дисперсии малого диаметра, которое имеет оболочку 60 мкм, покрытие 160 мкм и дисперсию -80 пс/нм·км.

Кроме того, в нерассмотренной японской патентная заявке, первая публикация №Hei 10-115725, раскрыта технология волокна с компенсацией дисперсии, которое присоединено к оптическому волокну, имеющему хроматическую дисперсию на длине волны передачи и компенсирует указанную хроматическую дисперсию, практически полностью устраняя хроматическую дисперсию во всей системе связи в диапазоне длин волны передачи. Кроме того, в нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация №Hei 10-115725, раскрыта технология для волокна с компенсацией дисперсии, снижающего хроматическую дисперсию во всей системе связи на длине волны передачи вплоть до нуля, которое имеет многослойную структуру, содержащую сердцевину, состоящую из двух или более слоев кварцевого стекла, оболочку из кварцевого стекла, находящуюся на внешней поверхности сердцевины, и покровный слой из пластичной смолы, находящийся на внешней поверхности оболочки, при этом наружный диаметр составляет менее 250 мкм, покровный слой имеет толщину 20 мкм или более и модуль Юнга наружного слоя больше, чем у внутреннего слоя. В этой нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация №Hei 10-115725, и в вариантах осуществления, указанных в описании изобретения патента США №5887104, раскрыто волокно с компенсацией дисперсии малого диаметра, в котором диаметр наружной оболочки составляет от 60 мкм до 125 мкм, наружный диаметр покрытия составляет от 110 мкм до 250 мкм и хроматическая дисперсия равна примерно -105 пс/нм·км.

Также из В-13-4, р-585 известно, что в докладе Наото Огавы (Naoto Ogawa) и др. под названием "Small Dispersion compensating fiber For Compensating Dispersion" (Малое волокно с компенсацией дисперсии для компенсации дисперсии). Общая конференция 1999 г., Инженерный институт электроники, информации и связи, указано что для изготовленного опытного образца волокна с компенсацией дисперсии малого диаметра, в котором хроматическая дисперсия составляет от -102 пс/нм·км до -110 пс/нм·км, наружный диаметр оболочки составляет от 90 мкм до 125 мкм, и наружный диаметр покровного слоя составляет от 150 до 185 мкм, не возникла проблема увеличения потерь вследствие бокового давления и с точки зрения прочности.

Из такого волокна с компенсацией дисперсии, длина которого составляет от 1/5 до 1/7 оптического волокна передачи, формируют модуль, наматывая его на бобину. Таким образом, для компенсации накопленной дисперсии оптического волокна передачи длиной около 120 км с помощью модуля волокна с компенсацией дисперсии, необходимая длина волокна с компенсацией дисперсии составляет примерно 20 км, т.е. необходимо наматывать очень длинное волокно с компенсацией дисперсии.

Однако предпочтительно, чтобы размер модуля был постоянным независимо от величины дисперсии, которую нужно скомпенсировать. Даже при большой абсолютной величине компенсируемой дисперсии, нужно наматывать как можно больше волокна с компенсацией дисперсии на малую бобину. Кроме того, предпочтительно, чтобы этот модуль волокна с компенсацией дисперсии был как можно меньше, чтобы устройство передачи имело небольшие размеры.

Объем модуля зависит от объема наматываемого волокна с компенсацией дисперсии. Объем наматываемого волокна равен произведению площади поперечного сечения, включая покрытие, и длины волокна для волокна с компенсацией дисперсии.

Поэтому для формирования малого модуля согласно описанному в нерассмотренной японской патентной заявке, первая публикация №Hei 8-54546, нерассмотренной японской патентной заявки, первая публикация №Hei 10-115725, или в патенте США №5887104 предпочтительно, чтобы диаметр волокна с компенсацией дисперсии был как можно меньше.

Волокно с компенсацией дисперсии разрабатывали исходя из того, чтобы добиться максимального абсолютного значения хроматической дисперсии в расчете на единицу длины, не приводящего к повышению потерь при передаче или ухудшению оптических характеристик и надежности; при этом диаметр оптического волокна должен быть как можно меньше в допустимых пределах. Однако технология, раскрытая в вышеупомянутой публикации и отчете института, не позволяет реализовать малый модуль и, вместе с тем, ограничить рост потерь, обусловленный потерями на изгибе, во всем рабочем диапазоне длин волны.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение призвано решить вышеуказанные проблемы. Настоящее изобретение имеет целью реализацию стабильных температурных характеристик с низкими потерями и низкой PMD в волокне с компенсацией дисперсии и снижение объемного отношения более чем вдвое по сравнению с традиционным модулем волокна с компенсацией дисперсии. Задачей настоящего изобретения является обеспечение такого волокна с компенсацией дисперсии, чтобы флуктуация потерь в модуле была в пределах ±0,5 дБ в температурном диапазоне (от -5°С до +70°С), который обычно имеет место, даже если сформирован модуль волокна с компенсацией дисперсии.

Для решения вышеуказанной проблемы, первый аспект настоящего изобретения предусматривает волокно с компенсацией дисперсии, которое, при работе на по меньшей мере длине волны, выбранной из диапазона от 1,53 мкм до 1,63 мкм, которое характеризуется

потерями на изгибе не более 5 дБ/м при диаметре намотки 20 мм,

хроматической дисперсией не выше -120 пс/нм·км,

абсолютным значение хроматической дисперсии на единицу потерь не менее 200 пс/нм·дБ,

длиной волны отсечки для используемой длины и используемого условия не более 1,53 мкм,

наружным диаметром оболочки от 80 мкм до 100 мкм,

наружным диаметром покрытия от 160 мкм до 200 мкм, при этом волокно с компенсацией дисперсии дополнительно содержит:

центральный участок сердцевины,

промежуточный участок сердцевины, расположенный на внешней поверхности центрального участка сердцевины, и

оболочку, сформированную на внешней поверхности промежуточного участка сердцевины, при этом

показатель преломления центрального участка сердцевины примерно от 1,6% до 2,6% больше, чем у оболочки,

показатель преломления промежуточного участка сердцевины примерно от 0,30% до 1,4% меньше, чем у оболочки,

отношение наружного радиуса промежуточного участка сердцевины к наружному радиусу центрального участка сердцевины составляет примерно от 1,5 до 3,5,

отношение наружного радиуса промежуточного участка сердцевины к наружному радиусу кольцевого участка сердцевины, расположенному на внешней поверхности промежуточного участка сердцевины составляет примерно от 1,2 до 2,0 и

радиус сердцевины составляет примерно от 4 мкм до 8 мкм

При этом в волокне с компенсацией дисперсии покрытие содержит, по меньшей мере, первичный покровный слой, расположенный на внешней поверхности оболочки, имеющий модуль Юнга 0,15 кгс/мм² и толщину первичного покровного слоя примерно от 20 мкм до 30 мкм, и вторичный покровный слой, расположенный на внешней поверхности первичного покровного слоя, имеющий модуль Юнга 50 кгс/мм² и толщину вторичного покровного слоя примерно от 15 мкм до 30 мкм.

Кроме того, при работе в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

А при работе в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,0041 нм^-1.

Кроме того, при работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

При работе в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,0035 нм^-1.

Согласно первому аспекту изобретения в волокне с компенсацией дисперсии модуль Юнга первичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности оболочки, равен около 0,15 кгс/мм²,

толщина первичного покровного слоя составляет примерно от 20 мкм до 30 мкм,

модуль Юнга вторичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности первичного покровного слоя, равен около 50 кгс/мм², и

толщина вторичного покровного слоя составляет примерно от 15 мкм до 30 мкм.

Кроме того, адгезионное свойство наружной поверхности покровной смолы волокна с компенсацией дисперсии не превышает около 10 гс/мм.

В волокне с компенсацией дисперсии адгезионное свойство наружной поверхности покровной смолы волокна с компенсацией дисперсии не превышает около 1 гс/мм.

При этом в волокне с компенсацией дисперсии модуль Юнга первичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности оболочки, равен около 0,15 кгс/мм²,

толщина первичного покровного слоя составляет примерно от 20 мкм до 30 мкм,

модуль Юнга вторичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности первичного покровного слоя, равен около 50 кгс/мм², и

толщина вторичного покровного слоя составляет примерно от 15 мкм до 30 мкм.

При этом при работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

А при работе в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,0041 нм^-1.

Кроме того, при работе в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1, 63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

А при работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,0035 нм^-1.

Это позволяет реализовать волокно с компенсацией дисперсии, в котором, даже если оно намотано на малую бобину, потери в модуле низки, нет увеличения потерь, вызванного потерями на изгибе, нет дополнительного увеличения потерь, обусловленного потерями на изгибе в длинноволновом диапазоне. Таким образом, волокно с компенсацией дисперсии можно поместить в модуль меньшего размера по сравнению с традиционным модулем волокна с компенсацией дисперсии. Даже, в случае создания модуля волокна с компенсацией дисперсии путем намотки его на малую катушку, можно реализовать модуль для волокна с компенсацией дисперсии, имеющий стабильные температурные характеристики, т.е. чтобы флуктуация потерь на модуле составляла не более±0,5 дБ в обычно используемом температурном диапазоне (от -5°С до +70°С).

Адгезионное свойство измеряют следующим методом. Во-первых, ролик регулировки натяжения оптической стороны. Затем, его вводят в приемный ролик через первый фиксированный ролик, подвижный ролик и второй фиксированный ролик и устанавливают его на датчик натяжения между подвижным роликом и вторым фиксированным роликом. Оптическое волокно, пропущенное через приемный ролик, устанавливают на намоточный ролик через ролик регулировки натяжения наматывающей стороны, аналогичный ролику регулировки натяжения передающей стороны. Затем намоточный ролик вращают, создавая фиксированное натяжение оптического волокна. Датчик натяжения регистрирует величину перемещения регистрирующего ролика под действием натяжения оптического волокна, для регистрации натяжения, и отображает и записывает его на монитор. В этом случае, поскольку изменение натяжения, добавленное к оптическому волокну, становится значением, соответствующим клейкости поверхности, можно легко и количественно измерять и оценивать клейкость поверхности оптического волокна.

Второй аспект настоящего изобретения предусматривает волокно с компенсацией дисперсии, которое, при работе на по меньшей мере длине волны, выбранной из диапазона от 1,53 мкм до 1,63 мкм, характеризуется

потерями на изгибе не более 5 дБ/м при диаметре намотки 20 мм,

хроматической дисперсией не выше -120 пс/нм·км,

абсолютным значение хроматической дисперсии на единицу потерь не менее 200 пс/нм·дБ,

длиной волны отсечки для используемой длины и используемого условия не более 1,53 мкм,

наружным диаметром оболочки от 80 мкм до 100 мкм,

наружным диаметром покрытия от 160 мкм до 200 мкм, при этом волокно с компенсацией дисперсии дополнительно содержит:

центральный участок сердцевины,

промежуточный участок сердцевины, расположенный на внешней поверхности центрального участка сердцевины,

кольцевой участок сердцевины, расположенный на внешней поверхности промежуточного участка сердцевины, и

оболочку, сформированную на внешней поверхности кольцевого участка сердцевины,

при этом

показатель преломления центрального участка сердцевины примерно от 1,6% до 2,6% больше, чем у оболочки,

показатель преломления промежуточного участка сердцевины примерно от 0,30% до 1,4% меньше, чем у оболочки,

показатель преломления кольцевого участка сердцевины примерно от 0,30% до 1,0% больше, чем у оболочки

отношение наружного радиуса промежуточного участка сердцевины к наружному радиусу центрального участка сердцевины составляет примерно от 1,5 до 3,5,

отношение наружного радиуса промежуточного участка сердцевины к наружному радиусу кольцевого участка сердцевины составляет примерно от 1,2 до 2,0 и

радиус сердцевины составляет примерно от 4 мкм до 8 мкм.

Кроме того, покрытие указанного волокна содержит, по меньшей мере,

первичный покровный слой, расположенный на внешней поверхности оболочки, имеющий модуль Юнга 0,15 кгс/мм² и толщину первичного покровного слоя примерно от 20 мкм до 30 мкм, и

вторичный покровный слой, расположенный на внешней поверхности первичного покровного слоя, имеющий модуль Юнга 50 кгс/мм² и толщину вторичного покровного слоя примерно от 15 мкм до 30 мкм.

При работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

При работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,0041 нм^-1.

При работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

При работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,0035 нм^-1.

Согласно второму аспекту изобретения в волокне с компенсацией дисперсии модуль Юнга первичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности оболочки, равен около 0,15 кгс/мм²,

толщина первичного покровного слоя составляет примерно от 20 мкм до 30 мкм,

модуль Юнга вторичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности первичного покровного слоя, равен около 50 кгс/мм², и

толщина вторичного покровного слоя составляет примерно от 15 мкм до 30 мкм.

Кроме того, адгезионное свойство наружной поверхности покровной смолы волокна с компенсацией дисперсии не превышает около 10 гс/мм.

При этом в указанном волокне с компенсацией дисперсии адгезионное свойство наружной поверхности покровной смолы волокна с компенсацией дисперсии не превышает около 1 гс/мм.

Кроме того, в указанном волокне с компенсацией дисперсии

модуль Юнга первичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности оболочки, равен около 0,15 кгс/мм²,

толщина первичного покровного слоя составляет примерно от 20 мкм до 30 мкм,

модуль Юнга вторичного покровного слоя, находящегося на внешней поверхности первичного покровного слоя, равен около 50 кгс/мм², и толщина вторичного покровного слоя составляет примерно от 15 мкм до 30 мкм.

При этом при работе волокна с компенсацией дисперсии в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

При этом при работе волокна в диапазоне длин волн от 1,53 мкм до 1,57 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0026 нм^-1 до 0,0041 нм^-1.

Кроме того, при работе волокна в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,010 нм^-1.

При этом при работе волокна в диапазоне длин волн от 1,57 мкм до 1,63 мкм, частное от деления наклона дисперсионной характеристики на хроматическую дисперсию составляет примерно от 0,0022 нм^-1 до 0,0035 нм^-1.

Это обеспечивает возможность реализовать волокно с компенсацией дисперсии, в котором, даже если оно намотано на малую бобину, потери в модуле малы, нет дополнительного возрастания потерь, обусловленного потерями на изгибах в длинноволновом диапазоне. Таким образом, волокно с компенсацией дисперсии можно поместить в модуль меньшего размера по сравнению с традиционным модулем волокна с компенсацией дисперсии.

В данном случае, даже если разности показателей преломления в каждом из этих слоев и отношение радиуса промежуточного участка сердцевины к радиусу центрального участка сердцевины находятся в указанных пределах, заранее не известно, можно ли получить волокно с компенсацией дисперсии, отвечающее настоящему изобретению. С этой точки зрения согласно настоящему изобретению нужно задать структурный параметр и характеристическое значение волокна с компенсацией дисперсии.

Краткое описание чертежей

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения можно лучше понять, обратившись к нижеследующему описанию и прилагаемым чертежам, которые не следует рассматривать в плане ограничения изобретения.

Фиг.1А, 1В и 1С - примеры профилей показателя преломления для волокна с компенсацией дисперсии, отвечающего настоящему изобретению.

Фиг.2 - вид в разрезе структуры покровного слоя волокна с компенсацией дисперсии, отвечающего настоящему изобретению.

Фиг.3 - график, демонстрирующий традиционное соотношение скорости передачи и допустимой хроматической дисперсии.

Фиг.4 - график, демонстрирующий оптическое волокно передачи, волокно с компенсацией дисперсии и характеристику остаточной дисперсии после компенсации дисперсии.

Фиг.5 - график, демонстрирующий зависимость от длины волны потерь, вносимых модулем волокна с компенсацией дисперсии, в котором используется волокно с компенсацией дисперсии с разными потерями на изгибе.

Фиг.6 - график, демонстрирующий температурные характеристики модуля волокна с компенсацией дисперсии, в котором используется волокно с компенсацией дисперсии с разными потерями на изгибе.

Фиг.7 - график, демонстрирующий зависимость от длины волны потерь, вносимых модулем волокна с компенсацией дисперсии, в котором используется волокно с компенсацией дисперсии с разными диаметрами оболочки.

Фиг.8 - график, демонстрирующий зависимость от длины волны потерь, вносимых модулем волокна с компенсацией дисперсии, в котором используется волокно с компенсацией дисперсии с разными адгезионными свойствами поверхности.

Фиг.9 - график, демонстрирующий зависимость от длины волны потерь, вносимых модулем волокна с компенсацией дисперсии, в котором используется волокно с компенсацией дисперсии с разными модулями Юнга покровного слоя и толщинами покрытия.

Фиг.10 - график, демонстрирующий характеристики остаточной дисперсии для случая компенсации накопленной хроматической дисперсии на 100-километровом участке S-SMF модулем волокна с компенсацией дисперсии с разными RDS.

Фиг.11 - график, демонстрирующий характеристики остаточной дисперсии для случая компенсации накопленной хроматической дисперсии на 100-километровом участке S-SMF модулем волокна с компенсацией дисперсии с разными RDS.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Ниже приведено подробное объяснение настоящего изобретения.

На фиг.1(а), (b), (с) показаны примеры распределения показателя преломления для волокна с компенсацией дисперсии, отвечающего настоящему изобретению.

На фиг.1(а), (b) позиция 1(а) обозначает центральный участок сердцевины. Позиция 1b обозначает промежуточный участок сердцевины, находящийся на внешней поверхности центрального участка 1а сердцевины. Позиция 2 обозначает оболочку, находящуюся на внешней поверхности промежуточного участка 1b сердцевины. Кроме того, на фиг.1(с) позиция 1а обозначает центральный участок сердцевины. Позиция 1b обозначает промежуточный участок сердцевины, находящийся на внешней поверхности центрального участка 1а сердцевины. Позиция 1с обозначает кольцевой участок сердцевины, находящийся на внешней поверхности промежуточного участка 1b сердцевины. Позиция 2 обозначает оболочку, находящуюся на внешней поверхности кольцевого участка 1с сердцевины.

На фиг.1(а), (b), (с) буква а обозначает радиус центрального участка 1а сердцевины. Буква b обозначает радиус промежуточного участка 1b сердцевины. Буква с обозначает радиус кольцевого участка 1с сердцевины. Разность показателей преломления центрального участка 1а сердцевины относительно оболочки 2 обозначается Δ1. Разность показателей преломления промежуточного участка 1b сердцевины относительно оболочки 2 обозначается Δ2. Разность показателей преломления кольцевого участка 1с сердцевины относительно оболочки 2 обозначается Δ3.

Показатель преломления центрального участка 1а сердцевины превышает показатель преломления оболочки 2. Показатель преломления промежуточного участка 1b сердцевины меньше показателя преломления оболочки 2. Показатель преломления кольцевого участка 1с сердцевины больше показателя преломления оболочки 2.

В первом примере волокна с компенсацией дисперсии, отвечающего настоящему изобретению, отношение b/а радиуса промежуточного участка сердцевины к радиусу центрального участка сердцевины составляет от 1,5 до 3,5, отношение с/b радиуса кольцевого участка сердцевины к радиусу промежуточного участка сердцевины составляет от 1,2 до 2,0, радиус сердцевины составляет от 4 мкм до 8 мкм, разность Δ1 показателей преломления центрального участка 1а сердцевины относительно оболочки 2 составляет от +1,6% до +2,6%, разность Δ2 показателей преломления промежуточного участка 1b сердцевины относительно оболочки 2 составляет от -0,30% до -1,4%, и разность Δ3 показателей преломления кольцевого участка 1с сердцевины относительно оболочки 2 составляет от +0,30% до +1,0%.

Кроме того, волокно с компенсацией дисперсии в этом примере задано ниже конкретными значениями помимо этих структур. Эти конкретные значения включают в себя, по меньшей мере, длину волны в пределах от 1,53 мкм до 1,63 мкм, потери на изгибах не более 5 дБ/м при намотке с диаметром изгиба 20 мм, хроматическую дисперсию не более -120 пс/нм·км, абсолютное значение хроматической дисперсии на единицу потерь не менее 200 пс/нм·дБ, длину волны отсечки для используемой длины и используемого условия не более 1,53 мкм, наружный диаметр оболочки в пределах от 80 мкм до 100 мкм, наружный диаметр покрытия в пределах от 160 мкм до 200 мкм и адгезионное свойство поверхности покровной смолы не более 10 гс/мм, более предпочтительно, не более 1 гс/мм. При этом хроматическая дисперсия находится в диапазоне, в котором возможно реализовать примерно не менее -300 пс/нм·км с точки зрения диапазона управления разностью показателей преломления и потерями на изгибе. Абсолютное значение хроматической дисперсии на единицу потерь находится в пределах, в которых возможно реализовать приблизительно 500 пс/нм·дБ с точки зрения значения потери при передаче.

На фиг.2 показана структура покровного слоя этого волокна с компенсацией дисперсии.

На фиг.2 позиция 1 обозначает сердцевину. Позиция 2 обозначает оболочку, сформированную вокруг сердцевины 1. На внешней поверхности оболочки 2 сформирован первичный покровный слой 3. На внешней поверхности первичного покровного слоя 3 сформирован вторичный покровный слой 4. Предпочтительно, чтобы модуль Юнга первичного покровного слоя составлял не более 0,15 кгс/мм². Кроме того, предпочтительно, чтобы модуль Юнга вторичного покровного слоя составлял не менее 50 кгс/мм².

Главная роль каждого покровного слоя состоит в том, что первичный покровный слой служит амортизирующим элементом при контакте с поверхностью стеклянного элемента, а вторичный покровный слой служит для обеспечения прочности оптического волокна. Поэтому предпочтительно, чтобы первичный покровный слой и вторичный покровный слой были толстыми. Однако, если оба они будут толстыми, нельзя будет добиться малого модуля волокна с компенсацией дисперсии за счет формирования волокна с компенсацией дисперсии малого радиуса. Кроме того, если модуль Юнга первичного покровного слоя будет превышать 0,15 кгс/мм², то внешнее влияние будет непосредственно нарушать оптическое волокно. В результате возникнут потери на микроизгибах и, таким образом, увеличатся потери при передаче. Кроме того, если модуль Юнга вторичного покровного слоя будет меньше 50 кгс/мм², невозможно будет обеспечить прочность оптического волокна. Эти значения относятся к толщине каждого слоя. Предпочтительно, чтобы толщина первичного покровного слоя составляла от 20 мкм до 30 мкм, а толщина вторичного покровного слоя составляла от 15 мкм до 30 мкм. Соответствующие соотношения показаны в формулах (2), (3). С точки зрения прочности волокна, предпочтительно использовать смолу, модуль Юнга которой удовлетворяет условиям, выраженным в этих формулах.

Здесь S₁ обозначает площадь поперечного сечения [мм²] первичного покровного слоя, E₁ обозначает модуль Юнга [кгс/мм²] первичного покровного слоя, S₂ обозначает площадь поперечного сечения [мм²] вторичного покровного слоя, Е₂ обозначает модуль Юнга [кгс/мм²] вторичного покровного слоя.

Для этого волокна с компенсацией дисперсии, предпочтительно, чтобы наружный диаметр оболочки 2 составлял от 80 мкм до 100 мкм и наружный диаметр покрытия, образованного первичным покровным слоем 3 и вторичным покровным слоем 4, составлял от 160 мкм до 200 мкм.

Если наружный диаметр оболочки 2 превышает 100 мкм, то для обеспечения необходимой толщины покрытия, наружный диаметр покрытия неизбежно должен быть больше; такое условие противоречит задаче обеспечения малого модуля. Если же наружный диаметр оболочки 2 меньше 80 мкм, то толщина оболочки слишком мала; таким образом, она подвержена влиянию микроизгибов и т.д.; в результате, ухудшаются характеристики потерь. Хотя такое влияние можно ослабить, увеличив толщину покрытия, необходимо уменьшать такие характеристики, как потери на изгибе и т.д., если наружный диаметр оболочки 2 меньше 80 мкм. Поэтому предпочтительно, чтобы наружный диаметр оболочки 2 составлял не менее 80 мкм.

Кроме того, можно сформировать одно короткое волокно, увеличив абсолютное значение дисперсии; таким образом, можно реализовать модуль меньшего размера. Если наружный диаметр покрытия, образованного первичным покровным слоем 3 и вторичным покровным слоем 4 превышает 200 мкм, эффект будет не очень заметен. Если же наружный диаметр покрытия меньше 160 мкм, то первичный покровный слой и вторичный покровный слой окажутся слишком тонкими; из-за этого волокно с большей вероятностью будет подвержено микроизгибу и т.д., или же возможно снижение прочности самого оптического волокна.

Кроме того, если модуль волокна с компенсацией дисперсии получен намоткой волокна с компенсацией дисперсии малого диаметра, температурные характеристики потерь на модуле ухудшаются вследствие адгезионного свойства поверхности. Возможно реализовать модуль волокна с компенсацией дисперсии, имеющий стабильные температурные характеристики, например флуктуацию потерь на модуле ±0,5 дБ или менее в обычном диапазоне рабочих температур (-5°С - +70°С), формированием поверхности с адгезионным свойством не выше 10 гс/мм, более предпочтительно, не более 1 гс/мм, даже если модуль волокна с компенсацией дисперсии создан путем намотки его на малую бобину. Для снижения адгезионного свойства следует использовать смолу, отверждаемую ультрафиолетом, которая содержит от 1 до 5 вес.% кремниевого компонента, или формировать смолу, отверждаемую ультрафиолетом, которая содержит не более 2%, предпочтительно 0%, атмосферного кислорода.

Это позволяет реализовать волокно с компенсацией дисперсии, которое можно поместить в малый модуль, для которого потери на модуле низки и нет дополнительного увеличения потерь в длинноволновом диапазоне, обусловленного потерями на изгибе и характеристиками микроизгиба, по сравнению с традиционным модулем волокна с компенсацией дисперсии, даже если оно намотано на малую бобину. Возможно реализовать модуль волокна с компенсацией дисперсии, имеющий стабильные температурные характеристики, например флуктуацию потерь на модуле не более ±0,5 дБ в обычном диапазоне рабочих температур (от -5°С до +70°С).

Второй пример волокна с компенсацией дисперсии, отвечающего настоящему изобретению, выполнен так, что в W-образном профиле показателя преломления, показанном на фиг.1(а), (b), отношение b/а радиуса промежуточного участка сердцевины к радиусу центрального участка сердцевины составляет от 1,5 до 3,5, радиус сердцевины составляет от 4 мкм до 8 мкм, относительная разность показателей преломления Δ1 центрального участка 1а сердцевины относительно оболочки 2 составляет от +1,6% до +2,6%, относительная разность показателей преломления Δ2 промежуточного участка 1b сердцевины относительно оболочки 2 составляет от -0,30% до -1,4%.

Кроме того, волокно с компенсацией дисперсии в этом