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Dokumentenidentifikation DE60034636T2 10.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001081514
Titel Optische Faser zur Kompensation der chromatischen Dispersion einer optischen Faser mit positiver chromatischer Dispersion
Anmelder Draka Comteq B.V., Amsterdam, NL
Erfinder De Montmorillon, Louis-Anne, 75017 Paris, FR;
Nouchi, Pascale, 78600 Maisons Lafitte, FR;
Sillard, Pierre, 75014 Paris, FR;
Fleury, Ludovic, 78390 Bois D'Arcy, FR
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Kraus & Weisert, 80539 München
DE-Aktenzeichen 60034636
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 01.09.2000
EP-Aktenzeichen 004024246
EP-Offenlegungsdatum 07.03.2001
EP date of grant 02.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse G02B 6/02(2006.01)A, F, I, 20060530, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich faseroptischer Übertragungen.

Für optische Fasern wird allgemein das Indexprofil abhängig von dem Erscheinungsbild des Graphen der Funktion, welche den Radius der Faser mit dem Brechungsindex verknüpft, bezeichnet. Klassisch wird auf den Abszissen der Abstand r von der Mitte der Faser und auf den Ordinaten die Differenz zwischen dem Brechungsindex und dem Brechungsindex der Hülle der Faser dargestellt. Es wird somit gesprochen von einem „stufenartigen", „trapezartigen" oder „dreieckartigen" Indexprofil für Graphen, welche die Form einer Stufe, eines Trapezes bzw. eines Dreiecks aufweisen. Diese Kurven sind allgemein repräsentativ für das theoretische Profil oder Sollprofil, wobei die Herstellungserfordernisse der Faser zu einem erheblich unterschiedlichen Profil führen können.

Bei den neuen Übertragungsnetzen mit hohen Geschwindigkeiten und Wellenlängenmultiplexing ist es vorteilhaft, die chromatische Dispersion zu steuern, insbesondere für Geschwindigkeiten von größer oder gleich 10 Gbit/s; die Aufgabe ist es, für alle Wellenlängenwerte des Multiplexings eine kumulierte chromatische Kompensation von im Wesentlichen Null zu erhalten, so dass die Impulsverbreiterung begrenzt wird. Ein kumulierter Wert von einigen hundert ps/nm für die Dispersion ist allgemein akzeptabel. Weiter ist es vorteilhaft, in der Nähe der in dem System verwendeten Wellenlängen Nullstellen der chromatischen Dispersion zu vermeiden, für welche die nichtlinearen Effekte bedeutender sind. Schließlich ist es weiter vorteilhaft, die Steigung der chromatischen Dispersion in dem Bereich des Multiplexing derart zu begrenzen, dass Verzerrungen zwischen den Kanälen des Multiplexing vermieden oder begrenzt werden.

Klassisch werden für faseroptische Übertragungssysteme als Leitungsfaser optische Fasern mit Indexsprung verwendet. So vermarktet die Anmelderin unter der Bezeichnung ASMF 200 eine einmodige Faser mit Indexsprung, welche eine Wellenlänge &lgr;0 einer Aufhebung der chromatischen Dispersion zwischen 1300 und 1320 nm und in einem Bereich von 1285–1330 nm eine chromatische Dispersion von kleiner oder gleich 3,5 ps/nm·km und bei 1550 nm von 17 ps/nm·km aufweist. Die Steigung der chromatischen Dispersion bei 1550 nm ist in der Größenordnung von 0,06 ps/nm2·km.

Auf dem Markt erschienen sind auch Fasern mit verschobener Dispersion oder DSF (Abkürzung für das englische „Dispersion Shifted Fibers"). Diese Fasern sind derartig, dass bei der Übertragungswellenlänge, bei welcher sie verwendet werden, welche im Allgemeinen unterschiedlich von der Wellenlänge von 1,3 &mgr;m ist, für welche die Dispersion des Siliziumdioxids im Wesentlichen null ist, die chromatische Dispersion der übertragenen Welle im Wesentlichen null ist. Bei diesen Fasern ist der Indexabstand &Dgr;n zwischen dem Kern der Faser und der optischen Hülle im Vergleich zu den optischen Fasern mit Indexsprung vergrößert. Dieser Indexabstand ermöglicht es, die Wellenlänge, für welche die chromatische Dispersion null ist, in Richtung der Übertragungswellenlänge zu verschieben; er wird durch Einführung von Dotierstoffen in die Vorform bei der Herstellung derselben erhalten, beispielsweise durch einen an sich bekannten MCVD-Prozess, welcher hier nicht genauer beschrieben wird.

Mit NZ-DSF+ (im Englischen Non-Zero Dispersion Shifted Fibers) werden Fasern mit verschobener Dispersion bezeichnet, welche für Wellenlängen, bei welchen sie verwendet werden, eine von Null verschiedene und positive chromatische Dispersion aufweisen. Diese Fasern weisen für diese Wellenlängen eine geringe chromatische Dispersion, typischerweise bei 1550 nm kleiner 10 ps/(nm·km), und eine Steigung der chromatischen Dispersion zwischen 0,04 und 0,1 ps/(nm2·km) auf.

Um die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion bei als Leitungsfasern verwendeten SMF- oder NZ-DSF+-Fasern zu kompensieren, ist es bekannt, geringe Längen einer Dispersionskompensationsfaser oder DCF (im Englischen Dispersion Compensating Fiber) zu verwenden. Der Artikel „Third Order disperson compensating fibres for non-zero dispersion shifted fibre links" von Onishi et al. offenbart eine Faser zur Kompensation der Steigung der Dispersion oder DSCF (im Englischen Dispersion Slope Compensating Fiber). Die WO-A-99 42 869 schlägt eine Kompensationsfaser mit einem tiefer liegenden Bereich vor.

DCF-Fasern sind in verschiedenen Patenten beschrieben. Sie weisen in der Nähe einer Wellenlänge von 1550 nm eine negative chromatische Dispersion auf, um die in der Leitungsfaser kumulierte chromatische Dispersion zu kompensieren, und können außerdem eine negative Steigung der chromatischen Dispersion aufweisen, um die positive Steigung der chromatischen Dispersion der Leitungsfaser zu kompensieren.

Die Druckschrift WO-A-99 13366 schlägt eine Dispersionskompensationsfaser vor, welche dazu bestimmt ist, in Kompensationskästen verwendet zu werden, um die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion einer Faser des Typs zu kompensieren, welcher von Lucent Technologies unter der Marke „True Wave" vermarktet wird; die „True Wave"-Faser weist eine chromatische Dispersion zwischen 1,5 und 4 ps/nm·km und eine Steigung der chromatischen Dispersion von 0,07 ps/nm2·km auf. Die vorgeschlagenen Dispersionskompensationsfasern weisen zwischen 1530 und 1610 nm eine chromatische Dispersion von kleiner oder gleich –6 ps/nm·km, eine Steigung der chromatischen Dispersion von kleiner oder gleich -0,6 ps/nm2·km und ein Verhältnis zwischen diesen zwei Werten von kleiner als 160 auf. Um die Dispersion in der Leitungsfaser zu kompensieren, wird die Dispersionskompensationsfaser in einem Kompensationskasten verwendet, mit einer Länge, welche 15 mal geringer als die Länge der Leitungsfaser ist.

Die am 18.02.99 unter der Nummer 9901028 hinterlegte französische Patentanmeldung, veröffentlicht unter der Nummer FR-2 790 107 und mit dem Titel „Fibre de ligne pour systèmes de transmission à fibre optique à multiplexage en longueurs d'onde", schlägt eine Leitungsfaser vor, welche insbesondere für eine Übertragung mit dichtem Wellenlängenmultiplexing mit einem Abstand zwischen den Kanälen von 100 GHz oder weniger für eine Geschwindigkeit pro Kanal von 10 Gbit/s ausgestaltet ist; diese Faser weist für eine Wellenlänge von 1550 nm eine effektive Fläche von größer oder gleich 60 &mgr;m2, eine chromatische Dispersion, welche zwischen 6 und 10 ps/nm·km enthalten ist und eine Steigung der chromatischen Dispersion von kleiner als 0,07 ps/nm2·km auf.

Unter den Fasern der Druckschrift WO-A-99 13366 und insbesondere unter denjenigen, welche in den Beispielen dieser Druckschrift beschrieben sind, führt keine zu solchen, welche einen besseren Kompromiss bieten, um die chromatische Dispersion und die Steigung der chromatischen Dispersion von NZ-DSF-Fasern und insbesondere derjenigen, welche in der Druckschrift FR-2 790 107 beschrieben sind, zu kompensieren. Mit anderen Worten ist es bei der Druckschrift WO-A-99 13366nicht möglich, Dispersionskompensationsfasern zu bestimmen, welche den goldenen Mittelweg zwischen den Krümmungsverlusten, der effektiven Fläche (um nichtlineare Effekte zu vermeiden), der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion bieten.

Die Erfindung schlägt eine Faser vor, welche bei einer Faser mit verschobener Dispersion, und genauer bei NZ-DSF+-Faser, insbesondere bei einer Faser vom in der Druckschrift FR-2 790 107 beschriebenen Typ, zur Kompensation der chromatischen Dispersion in der Leitung ausgestaltet ist. Sie bietet eine Faser, welche geringe Krümmungsverluste aufweist und auf einfache Weise als Leitungsfaser in einem Übertragungssystem verwendet werden kann.

Genauer schlägt die Erfindung eine optische Faser gemäß dem Anspruch 1 vor.

Die theoretische Cut-Off-Wellenlänge ist die berechnete Wellenlänge, jenseits welcher sich nur die Grundwellenlänge ausbreiten kann (für weitere Ausführungen kann auf das Werk von L.B. Jeunhomme mit dem Titel "Single-Mode Fiber Optics, principles and applications", Ausgabe von 1990, Seiten 39–44, Bezug genommen werden).

Die Auswahl der theoretischen Cut-Off-Wellenlänge jenseits von 1,1 &mgr;m ermöglicht es, den gesuchten Kompromiss zu erhalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion von größer oder gleich –20 ps/nm·km auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion von kleiner oder gleich –5 ps/nm·km auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Easer für eine Wellenlänge von 1550 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion von kleiner als 200 nm, bevorzugt kleiner als 180 nm und noch bevorzugter kleiner als 160 nm auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion von größer als 80 nm, bevorzugt größer als 100 nm und noch bevorzugter größer als 120 nm auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm eine effektive Fläche von größer oder gleich 15 &mgr;m2 und bevorzugt größer oder gleich 20 &mgr;m2 auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm eine Dämpfung von kleiner oder gleich 1 dB/km und bevorzugt kleiner oder gleich 0,3 dB/km auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm einen Modendurchmesser von größer oder gleich 4 &mgr;m und bevorzugt größer oder gleich 5 &mgr;m auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für eine Wellenlänge von 1550 nm eine Empfindlichkeit gegenüber Mikrokrümmungen von kleiner oder gleich 1 und bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser eine theoretische Cut-Off-Wellenlänge von größer oder gleich 1,3 &mgr;m auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser eine Cut-Off-Wellenlänge im Kabel von kleiner oder gleich 1,3 &mgr;m auf.

Die Cut-Off-Wellenlänge im Kabel ist die Cut-Off-Wellenlänge, welche an einer Faser von 20 m Länge gemessen wird (für weitere Details kann auf die Norm EIA/TIA-455-170 Bezug genommen werden).

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Faser für Wellenlängen zwischen 1300 und 1620 nm für ein Aufrollen um 100 Wicklungen mit einem Radius von 30 mm Krümmungsverluste von kleiner als 0,05 dB und bevorzugt kleiner als 5·10–3 dB auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Differenz zwischen dem Index in jedem Punkt der Faser und dem Index der Hülle kleiner oder gleich 28·10–3 und bevorzugt kleiner oder gleich 20·10–3.

Die Erfindung schlägt außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Faser als Dispersionskompensationsfaser in einem faseroptischen Übertragungssystem mit Wellenlängenmultiplexing vor. Vorzugsweise ist die Kompensationsfaser verkabelt und wird als Leitungsfaser verwendet.

Außerdem schlägt die Erfindung ein faseroptisches Übertragungssystem mit Wellenlängenmultiplexing vor, welches einen ersten Abschnitt mit einer Leitungsfaser und einen zweiten Abschnitt mit einer erfindungsgemäßen Leitungsfaser umfasst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leitungsfaser des ersten Abschnitts für eine Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion zwischen 5 und 11 ps/nm·km auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Leitungsfaser des ersten Abschnitts für eine Wellenlänge von 1550 nm eine Steigung der chromatischen Dispersion von kleiner oder gleich 0,08 ps/nm2 km auf.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis der Länge des ersten Abschnitts zu der Länge des zweiten Abschnitts im Wesentlichen der Kehrwert des Absolutwerts des Verhältnisses der chromatischen Dispersionen der Fasern des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts bei 1550 nm.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die für jeden Kanal zwischen 1530 und 1620 nm kumulierte chromatische Dispersion im Mittel über 100 km Übertragung kleiner als 100 ps/nm und bevorzugt kleiner als 50 ps/nm.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung hervortreten, welche beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, welche zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Soll-Indexprofils einer erfindungsgemäßen Dispersionskompensationsfaser

2 eine schematische Darstellung des Soll-Indexprofils einer Dispersionskompensationsfaser gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung

3 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Übertragungssystems, welches die erfindungsgemäße Dispersionskompensationsfaser verwendet.

Die bevorzugten Eigenschaften von erfindungsgemäßen Fasern sind die folgenden:

  • – eine chromatische Dispersion bei 1550 nm, welche negativ und größer oder gleich –40 ps/nm·km ist und bevorzugt zwischen –5 und –20 ps/nm·km enthalten ist,
  • – ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion bei 1550 nm, welches zwischen 50 und 230 nm und bevorzugt zwischen 80 und 200 nm, sogar zwischen 100 und 180 nm oder sogar zwischen 120 und 160 nm enthalten ist, eine effektive Fläche bei 1550 nm, welche größer oder gleich 10 &mgr;m2, sogar 15 &mgr;m2 oder bevorzugt 20 &mgr;m2 ist
  • – eine Empfindlichkeit gegenüber Mikrokrümmungen bei 1550 nm, welche kleiner oder gleich 1 oder bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 ist
  • – Krümmungsverluste in dem Verwendungsbereich (1300–1620 nm), welche für 100 Wicklungen mit einem Radius von 30 mm kleiner oder gleich 0,05 dB und bevorzugt kleiner als 5·10–3 dB sind
  • – eine theoretische Cut-Off-Wellenlänge, welche größer oder gleich 1,1 &mgr;m und bevorzugt größer oder gleich 1,3 &mgr;m ist,
  • – eine Cut-Off-Wellenlänge im Kabel, welche bevorzugt kleiner oder gleich 1,3 &mgr;m ist,
  • – ein Modendurchmesser bei 1550 nm, welcher größer als 4 &mgr;m und bevorzugt größer als 5 &mgr;m ist.

Die bevorzugte Auswahl der theoretischen Cut-Off-Wellenlänge und der Cut-Off-Wellenlänge im Kabel gewährleistet, dass in dem Wellenlängenbereich von 1300 bis 1620 nm die Faser einmodig ist, ein gutes Krümmungsverhalten aufweist, die höchstmögliche effektive Fläche aufweist, um nichtlineare Effekte zu vermeiden, und einen so wenig wie möglich dotierten Kern aufweist, um die Dämpfungsprobleme zu begrenzen. Die Auswahl der Cut-Off-Wellenlänge führt somit zu einem besseren Kompromiss, insbesondere im Vergleich zu den in der Druckschrift WO-A-99 13366 beschriebenen Fasern.

Die weiteren bevorzugten Eigenschaften der Faser verbessern die Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Faser zur Leitungskompensation der in der zuvor genannten französischen Anmeldung FR-2 790 107 vorgeschlagenen Faser oder von Fasern des gleichen Typs. Die erfindungsgemäße Faser ist insbesondere für Fasern angepasst, welche eine chromatische Dispersion zwischen 5 und 11 ps/nm·km und eine Steigung der chromatischen Dispersion von kleiner als 0,08 ps/nm2·km aufweisen.

Die erfindungsgemäße Faser ermöglicht es, Übertragungssysteme mit sehr hoher Geschwindigkeit und mit Wellenlängenmultiplexing aufzubauen, und ermöglicht es beispielsweise, Geschwindigkeiten von N × 20 Gb/s oder von N × 40 Gb/s zu erreichen.

Auf an sich bekannte Weise werden die Krümmungsverluste ausgewertet, indem die Verluste gemessen werden, welche in einer Faser durch Aufrollen um 100 Wicklungen der Faser um eine Trommel von 30 mm Radius induziert werden. Die Empfindlichkeit gegenüber Mikrokrümmungen wird auf relative Weise ausgewertet, im Verhältnis zu der Faser, welche von der Anmelderin unter der Bezeichnung ASMF 200 vermarktet wird; es kann das an sich bekannte Verfahren eines Zusammendrückens der Faser zwischen zwei Gittern eingesetzt werden.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 eine Beschreibung von Beispielen von Faserprofilen gegeben, welche es ermöglichen, solche Werte zu erhalten. Die beispielhaft angegebenen Fasern weisen alle ein Soll-Profil der Art wie dasjenige von 1 auf und variieren durch die numerischen Werte der Radien und der Indizes. 1 zeigt somit eine schematische Darstellung des Soll-Indexprofils einer erfindungsgemäßen Faser.

Das Indexprofil ist ein Indexprofil vom rechteckartigen Typ mit einem tiefer liegenden Abschnitt und einem Ring, welches ausgehend von der Mitte der Faser aufweist:

  • – einen Mittelabschnitt 10 mit Radius r1 mit einem im Wesentlichen konstanten Index, welcher größer oder gleich dem Index der Hülle ist, welcher bevorzugt eine Indexdifferenz &Dgr;n1 zu der Hülle 13 von kleiner als 28·10–3 aufweist; ein geringer Wert dieser Indexdifferenz erleichtert den Erhalt von Fasern mit geringen Dämpfungen,
  • – einen tiefer liegenden oder vertieften Bereich 11 mit Radius r2 mit einem Index, welcher kleiner oder gleich dem Index der Hülle 13 ist, welcher bevorzugt eine Indexdifferenz &Dgr;n2 zu der Hülle 13 von größer als –8·10–3 aufweist; ein solcher Minimalwert der Indexdifferenz erleichtert die Herstellung der Faser,
  • – ein Ring 12 mit Radius r3, d.h. einen Abschnitt mit größerem Index als der Index der Hülle 13, daher die Bezeichnung des Profils als rechteckartig mit einem tiefer liegenden Bereich und einem Ring.

Um den Ring erstreckt sich eine Hülle 13 der Faser, im Verhältnis zu welcher die Indexdifferenzen gemessen werden.

Die Indexwerte und die Radien der Fasern sind in der folgenden Tabelle 1 für sieben Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Faser angegeben. Mit r1, r2 und r3 sind die jeweiligen Außenradien des Mittelabschnitts 10, des vertieften Bereichs 11 und des Rings 12 bezeichnet. Diese Radien sind in der Tabelle 1 in Mikrometern angegeben. Mit &Dgr;n1, &Dgr;n2 und &Dgr;n3 sind die Differenzen zwischen dem Index des Mittelabschnitts 10, des vertieften Bereichs 11 bzw. des Rings 12 und dem Index der Hülle 13 der Faser bezeichnet. Tabelle 1 Nr. r1 r2 r3 103·&Dgr;n1 103·&Dgr;n2 103·&Dgr;n3 1 2,01 6,20 8,05 14,9 –6,2 7,5 2 2,42 5,76 8,35 12,1 –6,8 5,0 3 2,12 5,78 7,05 14,6 –8,0 8,0 4 2,70 5,92 8,45 10,4 –6,1 4,8 5 2,38 5,69 7,20 12,4 –7,1 5,6 6 2,59 5,53 8,64 10,8 –5,9 4,0 7 2,29 6,16 8,80 13,1 –8,0 5,0

Das Profil von 1, im Zusammenhang mit den Werten der Tabelle, ermöglicht eine Faser zu erhalten, welche die in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften aufweist. In dieser Tabelle ist mit &lgr;cth die theoretische Cut-Off-Wellenlänge der Faser bezeichnet. In der Praxis sind die effektive Cut-Off-Wellenlänge gemäß der Norm UIT-T G650 und die am Kabel gemessene Wellenlänge um einige hundert Nanometer kleiner; es versteht sich, dass die Faser in dem Wellenlängenbereich der verwendeten Signale, beispielsweise von 1300 bis 1620 nm, effektiv einmodig ist.

Bezeichnet ist mit Aeff die effektive Fläche, mit C die bei 1550 nm gemessene und in ps/nm·km ausgedrückte chromatische Dispersion, mit dC/d&lgr; die bei 1550 nm gemessene und in ps/nm2·km ausgedrückte Steigung der chromatischen Dispersion, mit C/(dC/d&lgr;) das Verhältnis zwischen diesen zwei Größen, mit 2W02 der Modendurchmesser bei 1550 nm, mit PC die wie oben erläutert ausgewerteten Krümmungsverluste und mit S&mgr;c die wie oben erläutert gemessene Empfindlichkeit gegenüber Mikrokrümmungen bei 1550 nm. Tabelle 2 Nr. &lgr;cth (nm) Aeff (&mgr;m2) C (ps/nm/km) dC/d&lgr; (ps/nm2/km) C/(dC/d&lgr;) (nm) 2W02 (&mgr;m) PCPC @1550 nm (dB) @1620 nm (dB) S&mgr;c 1 1788 21,8 –33,2 –0,243 137 5,26 < 10–5 7·10–3 0,3 2 1783 26,7 –16,7 –0,121 138 5,78 < 10–5 < 5·10–3 0,29 3 1626 20,3 –15,8 –0,113 140 5,09 < 10–5 < 5·10–3 0,21 4 1781 32,0 –8,4 –0,059 142 6,32 < 10–5 < 5·10–3 0,35 5 1547 24,6 –8,6 –0,061 141 5,59 < 10–5 < 5·10–3 0,26 6 1771 32, 4 –16,1 –0,072 224 6,34 < 10–5 < 5·10–3 0,4 7 1788 22,4 –12,7 –0,157 81 5,32 < 10–5 2·10–3 0,31

Die Krümmungsverluste bleiben für 100 Wicklungen der Faser um eine Spule mit Radius von 30 mm in dem gesamten Nutzbereich für die Faser, d. h. von 1300 bis 1620 nm, kleiner als 5·102 dB.

Bei allen Beispielen der Tabelle 1 ermöglichen Variationen von 5 % des Index &Dgr;n1 des Mittelabschnitts 10 oder von 10 % der Indizes &Dgr;n2 und &Dgr;n3 des tiefer liegenden Bereichs 11 und des Rings 12, ähnliche Ergebnisse zu erhalten. Ebenso ist es mit den Radien, welche individuell um 5 % im Vergleich zu den in dem Beispiel der Figuren angegebenen Werten variieren können, während analoge Ergebnisse erhalten werden.

In allen Fällen, wie auch die Form des Indexprofils ist, sind die Variationen des Index im Vergleich zu der Hülle 13 zwischen –8·10–3 und 28·10–3 enthalten; diese Auswahl gewährleistet, dass die Herstellung der Faser einfach bleibt und dass die Dämpfungen begrenzt sind. Vorzugsweise kann verlangt werden, dass die Indexdifferenz zu dem Index der Hülle 13 in jedem Punkt kleiner als 20·10–3 ist.

Indem man die folgenden Parameter in den hiernach genannten Korridoren variieren lässt, werden allgemeiner Fasern erhalten, welche die erfindungsgemäßen Eigenschaften und das in

1 dargestellte Sollprofil aufweisen: 10·10–3 ≤ &Dgr;n1 ≤ 16·10–3 und 1,85 &mgr;m ≤ r1 ≤ 2,85 &mgr;m und bevorzugt: –8·10–3 ≤ &Dgr;n2 ≤ –4·10–3 und 4,8 &mgr;m ≤ r2 ≤ 7,25 &mgr;m und weiter bevorzugt: 2·10–3 ≤ &Dgr;n3 ≤ 8·10–3 und 6,6 &mgr;m ≤ r3 ≤ 9,5 &mgr;m.

Außerdem erfüllen optimierte Profile, um die erfindungsgemäßen Eigenschaften zu erhalten, die folgenden Beziehungen, wobei S definiert ist durch

55,6·10–3 &mgr;m2 ≤ S ≤ 84,6·10–3 &mgr;m2 –319·10–3 &mgr;m2 ≤ (r2)2 × &Dgr;n2 ≤ –157·10–3 &mgr;m2 6,9·10–3 &mgr;m ≤ (r3 – r2) × &Dgr;n3 ≤ 14,75·10–3

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Soll-Indexprofils einer Faser gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Indexprofil ist ein Indexprofil vom trapezartigen Typ mit einem tiefer liegenden Bereich und einem Ring. Der einzige Unterschied zwischen diesem Profil und demjenigen, welches in 1 dargestellt ist, liegt in der Tatsache, dass der Mittelabschnitt 10' eine Form eines Trapezes und nicht eines Rechtecks aufweist, mit einem minimalen Radius r1a, einem maximalen Radius r1b und einem Radius r1, welcher dem Radius des Mittelabschnitts an dem Punkt entspricht, wo er die Abszissenachse kreuzt.

Die Parameter und Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Faser, welche ein Profil des Typs wie derjenige von 2 aufweist, sind in den nachstehenden Tabellen 3 und 4 angegeben. Tabelle 3 r1a/r1b r1 r2 r3 103·&Dgr;n1 103·&Dgr;n2 103·&Dgr;n3 0,7 2,48 5,88 8,4 13 –7 5
Tabelle 4 &lgr;cth (nm) Aeff (&mgr;m2) C (ps/nm/km) dC/d&lgr; (ps/nm2/km) C/(dC/d&lgr;) (nm) 2W02 (&mgr;m) PC @1550 nm (dB) PC @1620 nm (dB) S&mgr;c 1788 24,4 –12,4 –0,102 122 5,58 < 10–5 1·10–4 0,19

Die oben definierten Parameterbereiche gelten ebenso für das Indexprofil der 2 (wobei für r1 die oben angegebene neue Definition genommen wird). An diese Bereiche schließt sich ein Bereich an, welcher es ermöglicht, das Verhältnis r1a/r1b zu definieren: 0,6 ≤ r1a/r1b ≤ 1.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Übertragungssystems, bei welchem die erfindungsgemäße Kompensationsfaser in der Eigenschaft als Leitungsfaser verwendet wird. In 3 sind zwei benachbarte Verstärker 1 und 2 des Übertragungssystems dargestellt; zwischen den zwei Verstärkern ist die Leitungsfaser gebildet aus einem Abschnitt 3 mit einer Faser des Typs wie derjenige der zuvor genannten französischen Patentanmeldung und einem zweiten Abschnitt 4 mit einer erfindungsgemäßen Faser. Die Faser des ersten Abschnitts weist eine chromatische Dispersion bei 1550 nm von 8 ps/nm·km und eine Steigung der chromatischen Dispersion bei derselben Wellenlänge von 0,058 ps/nm2 km auf. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung einer Dispersionskompensationsfaser gemäß der Ausführungsform Nr. 2, welche in den Tabellen 1 und 2 beschrieben ist, in dem zweiten Abschnitt, in dem Wellenlängenbereich des Multiplexing die in dem ersten Faserabschnitt kumulierte chromatische Dispersion zu kompensieren.

In diesem Fall weist die Dispersionskompensationsfaser ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion von 138 nm auf und die Leitungsfaser des ersten Abschnitts weist ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion von 138 nm auf.

Das Verhältnis der jeweiligen Längen der Fasern des ersten und des zweiten Abschnitts ist derart ausgewählt, dass die auf der Verbindung kumulierte chromatische Dispersion minimiert wird, und kann bei dem Beispiel in der Größenordnung von 2, d.h. in der Nähe des Kehrwerts des Verhältnisses der chromatischen Dispersionen, sein.

In einem solchen Fall ist, für einen ersten Faserabschnitt einer Länge von 68 km und einem zweiten Kompensationsfaserabschnitt von 32 km, die für den Kanal des Multiplexing bei 1550 nm kumulierte chromatische Dispersion in der Nähe von 0 ps/nm.

In dem Bereich des Multiplexing, d.h. zwischen 1530 und 1620 nm, ist für die 100 km des ersten und zweiten Abschnitts die kumulierte chromatische Dispersion für jeden Kanal kleiner als 50 ps/nm. Man kommt auf diese Weise dazu im Mittel über 100 km die kumulierte chromatische Dispersion auf Werte von kleiner als 100 ps/nm zu begrenzen, wie oben angedeutet.

Die erfindungsgemäßen Fasern können von dem Fachmann mit Hilfe von bekannten Techniken wie MCVD oder andere Techniken, welche häufig für die Herstellung von optischen Fasern verwendet werden, hergestellt werden.

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele und Ausführungsformen beschränkt ist, sondern für zahlreiche dem Fachmann zugängliche Varianten geeignet ist. Es ist klar, dass die Profile der 1 und 2 und die Beispiele für Radien und Indizes nur beispielhaft angegeben sind und dass andere Profile es ermöglichen können, Fasern zu erhalten, welche die erfindungsgemäßen Eigenschaften aufweisen. Die erfindungsgemäßen Fasern können wie bei der Ausführungsform von 3 in einem Übertragungssystem mit Repeatern, jedoch auch in einem Übertragungssystem ohne Repeater verwendet werden.


Anspruch[de]
Optische Faser umfassend einen Kern umgeben durch eine optische Hülle, welcher Kern ein Indexprofil hat mit einem vertieften Bereich und einem Ring und mit einer für eine Wellenlänge von 1550 nm chromatischen Dispersion, welche negativ und größer als –40 ps/nm·km ist, Verlusten durch Krümmung, welche kleiner oder gleich 0,05 dB sind, einer effektiven Fläche, einer effektiven Fläche, welche größer oder gleich 10 &mgr;m2 ist, einer theoretischen Cut-Off-Wellenlänge, welche größer oder gleich 1,1 &mgr;m ist, und einem Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion, welches zwischen 50 und 230 nm enthalten ist, umfassend:

– einen Mittelabschnitt (10, 10') mit Radius r1, mit einem Index, welcher größer oder gleich dem Index der Hülle (13) ist, mit einer maximalen Indexdifferenz &Dgr;n1 zu der Hülle (13),

– einen tiefer liegenden oder vertieften Bereich (11) mit Radius r2 mit einem Index, welcher kleiner oder gleich dem Index der Hülle (13) ist, mit einer Indexdifferenz &Dgr;n2 zu der Hülle (13),

– einen Ring (12) mit Radius r3 mit einem Index, welcher größer als der Index der Hülle (13) ist, mit einer maximalen Indexdifferenz &Dgr;n3 zu der Hülle (13),

dadurch gekennzeichnet, dass 10·10–3 ≤ &Dgr;n1 ≤ 16·10–3 und 1,85 &mgr;m ≤ r1 ≤ 2,85 &mgr;m, –8·10 &Dgr;n2 ≤ -4·10–3 und 4,8 &mgr;m ≤ r2 ≤ 7,25 &mgr;m, 2·10–3 ≤ &Dgr;n3 ≤ 8·10–3 und 6,6 &mgr;m ≤ r3 ≤ 9,5 &mgr;m.
Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion aufweist, welche größer oder gleich –20 ps/nm·km ist. Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion aufweist, welche kleiner oder gleich –5 ps/nm·km ist. Faser nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion aufweist, welches kleiner als 200 nm und vorzugsweise kleiner als 180 nm ist. Faser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion aufweist, welches kleiner als 160 nm ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion aufweist, welches größer als 80 nm und vorzugsweise größer als 100 nm ist. Faser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm ein Verhältnis zwischen der chromatischen Dispersion und der Steigung der chromatischen Dispersion aufweist, welches größer als 120 nm ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm eine effektive Fläche aufweist, welche größer oder gleich 15 &mgr;m2, vorzugsweise größer oder gleich 20 &mgr;m2 ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm eine Dämpfung aufweist, welche kleiner oder gleich 1 dB/km und vorzugsweise kleiner oder gleich 0,3 dB/km ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm einen Modendurchmesser aufweist, welcher größer oder gleich 4 &mgr;m und vorzugsweise größer oder gleich 5 &mgr;m ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Wellenlänge von 1550 nm eine Empfindlichkeit gegenüber Mikrokrümmungen aufweist, welche kleiner oder gleich 1 und vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5 ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine theoretische Cut-Off-Wellenlänge aufweist, welche größer oder gleich 1,3 &mgr;m ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Cut-Off-Wellenlänge im Kabel aufweist, welche kleiner oder gleich 1,3 &mgr;m ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie für Wellenlängen zwischen 1300 und 1620 nm Verluste durch Krümmungen aufweist, welche kleiner als 0,05 dB und vorzugsweise kleiner als 5·10–3 dB sind. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Index in jedem Punkt der Faser und dem Index der Hülle größer oder gleich –8·10-3 ist. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Index in jedem Punkt der Faser und dem Index der Hülle kleiner oder gleich 28·10–3 und vorzugsweise kleiner oder gleich 20·10–3 ist. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10) mit Radius r1 die Form eines Rechtecks aufweist und dass seine Indexdifferenz &Dgr;n1 zu der Hülle (13) im Wesentlichen konstant ist. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (10') die Form eines Trapezes mit Minimalradius r1a, mit Maximalradius r1b, wobei dessen Radius in dem Punkt, wo es die Abszissenachse kreuzt, mit r1 bezeichnet ist, aufweist. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden Beziehungen erfüllt: 55,6·10 &mgr;m2 ≤ S ≤ 84,6·10 &mgr;m2 –319·10–3 &mgr;m2 ≤ (r2)2 × &Dgr;n2 ≤ –157·10–3 &mgr;m2 6,9·10–3 &mgr;m2 ≤ (r3 – r2) × &Dgr;n3 ≤ 14,75·10–3, wobei S definiert ist durch:
Verwendung einer Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als Faser zur Dispersionskompensation in einem faseroptischen Übertragungssystem mit Wellenlängenmultiplexing. Verwendung nach Anspruch 20, wobei die Kompensationsfaser verkabelt ist und als Leitungsfaser verwendet wird. Faseroptisches Übertragungssystem mit Wellenlängenmultiplexing, umfassend einen ersten Abschnitt (3) mit einer Leitungsfaser und einen zweiten Abschnitt (4) mit einer Leitungsfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 19. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsfaser des ersten Abschnitts für eine Wellenlänge von 1550 nm eine chromatische Dispersion zwischen 5 und 11 ps/nm·km aufweist. System nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsfaser des ersten Abschnitts für eine Wellenlänge von 1550 nm eine Steigung der chromatischen Dispersion aufweist, welche kleiner oder gleich 0,08 ps/nm2·km ist. System nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge des ersten Abschnitts zu der Länge des zweiten Abschnitts im Wesentlichen der Kehrwert des Absolutwerts von dem Verhältnis der chromatischen Dispersionen bei 1550 nm der Fasern des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts ist. System nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die für jeden Kanal zwischen 1530 und 1620 nm kumulierte chromatische Dispersion im Mittel über 100 km Übertragung kleiner als 100 ps/nm und vorzugsweise kleiner als 50 ps/nm ist.






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