[发明专利]单模光纤、单模光纤制造方法和用于制造单模光纤的设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请以在先日本专利申请No.2001-229238(申请日为2001年7月30日)和No.2002-083548(申请日为2002年3月25日)为基础，并要求它们的优先权，这两篇专利申请的全部内容在此引作参考。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种用于光传输的石英基单模光纤，和用于制造单模光纤的方法和装置。

2.相关技术的描述

近年来，已经进行了充分地研究，来增加使用由石英基玻璃制成的光纤的光传输中的传输量。

为了增加光传输中的传输量，执行光传输的光纤必须能够在所使用的波长下进行单模传输，因为如果在光纤中传播多个模式，则传播模中的群速度差不可避免地会产生模色散，从而降低信号波形的质量。

因而归结于使用在1.3μm波长附近具有零色散波长的单模光纤(SMF)。由于这类光纤在1.3μm波长附近具有零色散波长，故有可能实现传输距离超过100km并且在1.3μm波长附近传输量为几百Mbps的光传输。

另一方面，需要使用大约1.55μm波长进行光传输，因为在上述波长附近，光纤的传输损耗表现为最小。针对这种情形，已经开发出在1.55μm波长附近具有零色散波长的色散位移型单模光纤(DSF)。该色散位移型单模光纤使之有可能实现在1.55μm波长附近具有几Gbps的传输量。并且，由于该波长带是掺铒光纤放大器的增益带，故伴随着传输量的增大，带来了传输距离的迅速增长。

而且，近年来，为了增加传输量，已经进行了波分复用(WDM)光传输的大量研究和开发。关于这一点，已经对适用于WDM光传输的光纤进行了充分的研究。

对于用作WDM光传输的光纤，为了防止四波混频，要求所使用的波长带中不存在零色散波长。并且，为了实现WDM光传输系统，通常要求不产生在中继点和光接收装置中不能被修复的传输光信号的波形畸变。为了满足这个要求，据说抑制光传输线所产生的非线性现象和抑制积累色散是有效的。另外，如果在光信号波长中存在色散差，则导致对于每个波长的波形畸变量不同。因而，必须尽可能地减小光传输线中的色散倾斜。

已经研制出满足上述要求的在所使用的波长带中没有零色散的色散位移型光纤(NZDSF)。在NZDSF中几乎不发生四波混频，并且NZDSF的非线性足够小。因此，NZDSF得到了迅速地采用和广泛地传播。

并且，在WDM光传输系统的许多情形中，已经使用了通过将多种类型的光纤结合在一起，以便使总色散值和色散倾斜基本为零而制备的光传输线。已知的用于该目的的光纤包括，例如色散补偿光纤(DCF)和色散倾斜补偿光纤(DSCF)。

另外，近年来还研究了使用拉曼放大的WDM光传输系统，并且在WDM光传输中还进行了利用非1.3μm和1.55μm附近波长的波长区域的研究。

光纤内氢分子与结构缺陷的结合所导致的光纤传输损耗增大的现象，是妨碍上述光传输的现象之一。在本领域中已知，在1.24μm波长附近、在1.38μm波长附近和在更长波长一侧所产生的吸收峰，导致传输损耗的增加。

下面将描述此特殊现象。一般在光纤中存在顺磁缺陷。在这些顺磁缺陷中，据说非桥接氧空穴中心(NBOHC)和过氧自由基(POR)影响传输特性，确切地说，影响传输损耗的长期稳定性。

上述的NBOHC是一种顺磁缺陷物质，使与一个硅原子结合的四个氧原子中的一个具有一不成对的电子，该不成对电子对于与另一原子的结合没有贡献，如图1A所示。另一方面，上述的POR是一种顺磁缺陷物质，使与一个硅原子相结合的四个氧原子中的一个与另一个具有未成对电子的对与另一原子的结合没有贡献的另一氧原子结合，如图1B所示。

确切地说，如果将氢扩散到光纤中，则所扩散的氢分子与这些顺磁缺陷结合，从而产生在传输波长带内产生吸收峰的原子组合。结果，增加了传输损耗。

确切地说，在使用拉曼放大系统的情形中，泵浦光的波长比被放大的光短大约100nm。例如，在拉曼系统中放大并利用了采用掺铒光纤(EDF)的信号光放大系统中增益波长带以外的1500nm附近的所谓的  “S-带”，泵浦光的波长变为1,400nm。由于上述的1,400nm波长包含在处于1385nm与1410nm之间范围内的所谓的“OH吸收”波长区域中，这引发了在OH吸收损耗较大的情形中泵浦光被衰减的问题，导致不能获得所需的拉曼增益。