專利名稱：超大有效面積光纖以及包含這種光纖的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖。更具體地，本發(fā)明涉及具有低損耗且具有寬的工作波長(zhǎng)范圍的超大有效面積(SLA)光纖。
背景技術(shù)：
光纖是可以遠(yuǎn)距離且以相對(duì)較低的衰減傳輸包含相對(duì)較大量的信息的光信號(hào)的玻璃或塑料細(xì)線。一般而言，光纖通過這樣一種方法制成，即，加熱并拉拔包含折射纖芯區(qū)的光預(yù)制棒的一部分，該折射纖芯區(qū)被由玻璃或其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥傻谋Ｗo(hù)包層區(qū)環(huán)繞。通常還用施加在包層區(qū)上的一層或多層涂層保護(hù)由預(yù)制棒拉拔出來的光纖。
利用光纖進(jìn)行的傳輸技術(shù)的進(jìn)展已使得光纖可以具有極大的帶寬容量。這種帶寬使得可以在細(xì)如毛發(fā)的纖維上同時(shí)傳輸幾千個(gè)電話會(huì)話和幾百個(gè)電視頻道。在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中增加了光纖的傳輸容量，其中，在單根光纖上復(fù)用若干個(gè)信道，而各個(gè)信道在不同的波長(zhǎng)下進(jìn)行工作。但是，在WDM系統(tǒng)中，出現(xiàn)信道之間的非線性交互作用，諸如嚴(yán)重降低了系統(tǒng)容量的4光子混合。美國(guó)專利No.5327516(′516專利)已大致解決了這個(gè)問題?！?16專利公開了通過在工作波長(zhǎng)下引入少量的色散而降低這些非線性交互作用的光纖。
隨著用單根光纖傳輸?shù)腤DM信道的數(shù)量增加，由光纖承載的光功率也增加。隨著光功率增加，由信道之間的交互作用產(chǎn)生的非線性效應(yīng)也增加。因此，為了降低信道之間的非線性交互作用，特別是考慮到日益增長(zhǎng)的帶寬需求，光纖最好是向各WDM信道提供少量的色散。但是，為了可以在傳輸鏈路后恢復(fù)信號(hào)，很重要的是，在不同WDM信道間引入的色散變化要盡可能少。
在用于制作光纖的材質(zhì)方面已取得重要進(jìn)展。在1970年，玻璃光纖的可接受的損耗在20分貝/千米(dB/km)的范圍內(nèi)，但現(xiàn)在損耗一般為約0.25dB/km。玻璃光纖在理論上的最小損耗小于0.15dB/km，它出現(xiàn)在約1550納米(nm)的波長(zhǎng)上。由于玻璃光纖中的光速是光的傳輸波長(zhǎng)的函數(shù)，所以對(duì)于包含一定范圍的波長(zhǎng)的脈沖，玻璃光纖中的色散導(dǎo)致脈沖擴(kuò)展。脈沖加寬是光纖色散、光纖長(zhǎng)度和光源的光譜寬度的函數(shù)。通常用縱軸為色散(單位為皮秒(ps)/納米(nm))，或ps/nm-km(千米)，橫軸為波長(zhǎng)的圖(未示出)表示各光纖的色散?？梢酝瑫r(shí)有正色散和負(fù)色散，因此縱軸的范圍為諸如-250到+25ps/nm km。在橫軸上色散等于零時(shí)的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于光纖最高的帶寬。但是，該波長(zhǎng)一般不與光纖以最小衰減傳輸光時(shí)的波長(zhǎng)一致。
例如，典型的第一代單模光纖通常在1550nm下傳輸時(shí)衰減最小，而同一光纖的色散在1310nm時(shí)接近于零。并且，玻璃光纖的上述理論最小損耗發(fā)生在傳輸波長(zhǎng)為約1550nm時(shí)。摻雜鉺的放大器是目前應(yīng)用最普遍的用于放大光纖上傳載的光信號(hào)的光學(xué)放大器，由于它在1530-1565nm的范圍內(nèi)工作，所以正常使用的傳輸波長(zhǎng)為1550nm。由于這種光纖的色散一般在1310nm的波長(zhǎng)上而非在1550nm的最佳傳輸波長(zhǎng)上最接近零，因此，為了提供最佳整體系統(tǒng)性能(即，低的光損耗和低色散)，人們正在不懈努力以提高傳輸路徑上的色散補(bǔ)償。
為了提高光譜效率并降低波分復(fù)用和密集型波分復(fù)用(WDM/DWDM)光傳輸系統(tǒng)的誤碼率，最好抑制上述非線性光學(xué)效應(yīng)并降低較寬的帶寬上的衰減。已開發(fā)了超大有效面積(SLA)光纖以滿足這種需要。SLA光纖一般被用作傳輸光纖且一般同時(shí)具有正色散和正色散斜率。這些光纖的大有效面積抑制非線性效應(yīng)，使得在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)提高傳輸性能。但是，目前制作的大多數(shù)SLA光纖在接近1450nm處具有截止波長(zhǎng)，這具有兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，該截止波長(zhǎng)使得在～1300nm波長(zhǎng)窗口內(nèi)的單模工作變得不可能，對(duì)于單模光纖，在該波長(zhǎng)窗口中色散最小。在城域網(wǎng)絡(luò)中，在1310nm的SONET/SPH傳輸還非常廣泛。另外，通過降低SLA光纖中受激布里淵散射(SBS)的閾值，可以對(duì)在1550nm的較遠(yuǎn)距離(例如大于20km)的光纜電視傳輸有利。但是，當(dāng)前SLA光纖的較高的截止波長(zhǎng)將會(huì)阻礙1310nm業(yè)務(wù)在同一光纖路徑上的應(yīng)用，使得該光纖路徑靈活性更小，從而被配置的可能性更小。最后，1450nm的截止波長(zhǎng)對(duì)于S和C波段中的信號(hào)的拉曼脈動(dòng)(Raman pumping)不是優(yōu)選的。
最好提供這樣的SLA光纖，即該SLA光纖與現(xiàn)有SLA光纖相比具有較低的截止波長(zhǎng)，且與現(xiàn)有SLA光纖的有關(guān)傳輸性能相比具有相同或更高的傳輸性能，包括諸如在較寬波長(zhǎng)范圍上具有較低非線性光學(xué)效應(yīng)和較低的衰減。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供這樣一種超大有效面積光纖，它適于在寬波長(zhǎng)范圍工作，并且，由于它具有較大的有效面積，因此它可以抑制所有類型的非線性效應(yīng)。在1310nm附近的波長(zhǎng)窗口處，本發(fā)明的SLA光纖的有效面積Aeff優(yōu)選地等于或大于約80μm2。因此，本發(fā)明的SLA光纖具有非常大的有效面積和較適于1310nm工作的較低的截止波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明，提供具有非常大的有效面積和所需的傳輸性能的各種SLA光纖。本發(fā)明的SLA光纖的較大有效面積可以抑制非線性效應(yīng)。雖然SLA光纖的有效面積非常大，但這些SLA光纖提供強(qiáng)大的光能導(dǎo)引能力和非常優(yōu)異的對(duì)于微彎曲和宏彎曲損耗效應(yīng)的抵抗能力。抑制非線性效應(yīng)的結(jié)果可以使得信號(hào)在較遠(yuǎn)的距離范圍內(nèi)以較寬的帶寬進(jìn)行傳輸。通過降低作為模擬光波系統(tǒng)中最普遍的非線性效應(yīng)的受激布里淵散射(SBS)的閾值，也可以有利于光纜TV系統(tǒng)。SBS閾值限制了放大的CATV傳輸中在1550nm下的發(fā)射功率，限制了放大器之間的距離，對(duì)系統(tǒng)的成本產(chǎn)生負(fù)面影響。
優(yōu)選地，SLA光纖包含至少分段為具有正的相對(duì)折射率n1a和n1b的第一和第二部分的纖芯區(qū)、具有負(fù)的相對(duì)折射率n2且環(huán)繞纖芯區(qū)的第一環(huán)形區(qū)(即，溝槽區(qū))和相對(duì)折射率n0為0.0％且環(huán)繞第一環(huán)形區(qū)的包層區(qū)。這里所用的術(shù)語“分段”用來表示纖芯至少具有兩個(gè)相對(duì)折射率不同的區(qū)域。
這里所用的術(shù)語“相對(duì)折射率”指光纖中除包層區(qū)以外的區(qū)域的折射率值是相對(duì)于包層區(qū)的折射率而給出的。這就是為什么認(rèn)為包層區(qū)的相對(duì)折射率為0.0％。將纖芯區(qū)分段，使得纖芯區(qū)的相對(duì)折射率在纖芯區(qū)的第一部分的邊緣與纖芯區(qū)的第二部分的邊緣一致的位置為最大。纖芯區(qū)中與最大相對(duì)折射率相對(duì)應(yīng)的位置最好沿徑向偏離纖芯區(qū)的中心。用這種方式將纖芯區(qū)分段(即，使得最大相對(duì)折射率出現(xiàn)在纖芯中沿徑向偏離纖芯中心的位置)，可以使得光纖具有超大有效面積，同時(shí)具有非常低的截止波長(zhǎng)。并且，在獲得這些傳輸性能時(shí)不會(huì)導(dǎo)致任何宏彎曲損耗或衰減的增加。
根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明的SLA光纖包含未被分段的纖芯。但是，可以將溝槽區(qū)分為具有不同相對(duì)折射率的第一和第二溝槽部分。
通過以下的說明、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超大有效面積(SLA)光纖的端面剖面圖。
圖2-8表示根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的SLA光纖的各種相對(duì)折射率分布。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的超大有效面積(SLA)光纖10的端面剖面圖。SLA光纖10包含分段的中心纖芯區(qū)11、環(huán)繞纖芯區(qū)11的第一環(huán)形區(qū)13和環(huán)繞溝槽區(qū)的外包層14。纖芯區(qū)11分段為分別具有不同相對(duì)折射率n1a和n1b的第一和第二部分纖芯區(qū)部分12A和12B。第一環(huán)形區(qū)(或溝槽區(qū))13具有標(biāo)稱折射率n2。外包層14具有標(biāo)稱折射率n3。如下面參照?qǐng)D7所詳細(xì)討論的那樣，根據(jù)本發(fā)明的SLA光纖還可以具有其它的區(qū)，諸如除溝槽區(qū)13之外的另一負(fù)相對(duì)折射率區(qū)。
應(yīng)當(dāng)注意，圖1中所示的光纖10未按比例給出(包層14的外徑優(yōu)選為約125μm，而纖芯區(qū)11的直徑優(yōu)選為約7-10μm)。對(duì)于光纖10的各區(qū)的尺寸，本發(fā)明不限于任何特定尺寸。并且，如下詳述，由于不同區(qū)域的相對(duì)折射率的值，以及由于它們的功能，以下，將第一環(huán)形區(qū)13稱為“溝槽”區(qū)，而將區(qū)域14稱為外包層。
還應(yīng)當(dāng)注意，雖然圖1中所示的各圓環(huán)暗示區(qū)域11-14的折射率之間的變化是突變的，可能是這種情況，但不是必需的。圓環(huán)使得可以很容易地區(qū)分各個(gè)區(qū)域，這有助于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
下面參照?qǐng)D2-7說明提供本發(fā)明的各種SLA的各種折射率分布。如下面所述，與這些分布的每一個(gè)相關(guān)的SLA都具有大的有效面積和所需的傳輸性能。應(yīng)當(dāng)注意，這些折射率分布和相關(guān)的SLA僅是實(shí)例，本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)例。提供這些實(shí)例是為了說明具有分段為兩個(gè)或兩個(gè)以上的折射率不同的部分的纖芯的SLA光纖可以具有超大有效面積和所需的傳輸性能，諸如低的截止波長(zhǎng)、低的宏彎曲損耗、低的微彎曲損耗和低的衰減。當(dāng)然，傳輸性能隨分布而改變，并且根據(jù)所需的傳輸性能選擇分布。例如，一個(gè)分布與另一個(gè)分布相比可以提供較大有效面積和較低的截止波長(zhǎng)，但可能具有較大的宏彎曲損耗和/或衰減，反之亦然。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的SLA光纖的折射率分布20的圖解表示，例如，該SLA光纖如圖1所示。Y軸對(duì)應(yīng)于以百分比表示的相對(duì)折射率，X軸對(duì)應(yīng)于以微米表示的從光纖10的纖芯11的中心沿半徑向光纖10的包層14的外邊緣延伸的位置。圖2中所示的折射率值為相對(duì)折射率值，即，它們是相對(duì)于外包層14的折射率。因此，應(yīng)將圖2中給出的折射率值看作特定區(qū)域的折射率值與外包層14的折射率值之間的差除以外包層14的折射率值。換句話說，給定區(qū)域的相對(duì)折射率值由公式(nregion-ncladding)/ncladding給出，其中，nregion對(duì)應(yīng)于特定區(qū)域的折射率，ncladding對(duì)應(yīng)于包層的折射率。因此，當(dāng)這里討論光纖10的各個(gè)區(qū)域的折射率時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解實(shí)際上是用相對(duì)折射率對(duì)它們進(jìn)行討論。
SLA光纖10包含摻雜鍺的石英(SiO2)纖芯11(例如，摻雜了適當(dāng)量的GeO2的SiO2)、環(huán)繞纖芯區(qū)11的摻雜氟(F)和/或鍺(Ge)的溝槽區(qū)13(例如，摻雜了適當(dāng)量的GeO2和F的SiO2)、和環(huán)繞溝槽區(qū)13的純石英外包層14。優(yōu)選地，纖芯區(qū)11的部分12A和12B摻雜不同量的鍺，以使得這些區(qū)域相對(duì)于X方向的位置分別具有不同的正的折射率值n1a和n1b。對(duì)溝槽區(qū)13的摻雜使溝槽區(qū)13具有負(fù)的相對(duì)折射率。圖2所示的對(duì)應(yīng)于纖芯區(qū)12A和12B的折射率分布的各個(gè)部分由下列公式確定n1a(0≤r≤a1)=(ra1)α1×nmax]]>n1b(a1≤r≤(a1+a2))[1-(r-a1a2)α2]×nmax]]>其中，r為半徑位置，單位為微米，nmax是纖芯區(qū)11的最大相對(duì)折射率，a1是纖芯區(qū)的第一部分的半徑，a2是纖芯區(qū)的第二部分的厚度，n1a是分段纖芯區(qū)的第一部分的相對(duì)折射率，n1b是分段纖芯區(qū)的第二部分的相對(duì)折射率，a1+a2是纖芯區(qū)的半徑r，a3是溝槽區(qū)的寬度，a1+a2+a3是向外到達(dá)與外包層14的開端鄰近的溝槽區(qū)13的外邊緣的半徑。
溝槽區(qū)的半徑由式子a1+a2≤r≤a1+a2+a3給出。應(yīng)注意，雖然圖2中僅給出外包層14的半徑為30μm，但這只是由于圖面所限。雖然本發(fā)明不把包層限于任何具體半徑尺寸，但外包層14的半徑一般遠(yuǎn)大于所示出的尺寸(例如，125μm)。事實(shí)上，可能希望更大的包層尺寸。
項(xiàng)a1≥1是規(guī)定纖芯區(qū)11的形狀的冪數(shù)。優(yōu)選地，0≤a1≤2.65，7.1≤a1+a2≤10，和3≤a3≤25，這里，所有值的單位均為微米。優(yōu)選地，0.25％≤nmax≤0.42％。優(yōu)選-0.4％≤n2≤0.075％，這里n2是溝槽區(qū)13的相對(duì)折射率。這里將把包層區(qū)的折射率視為n0，其中，n0是0.0％。圖2中所示的相對(duì)折射率分布20反映了這些值和范圍。分段纖芯區(qū)的最大相對(duì)折射率對(duì)應(yīng)于分布20的點(diǎn)21。最大值點(diǎn)21不位于Y軸上說明了最大值點(diǎn)21偏離了纖芯區(qū)11的中心。分別具有上升斜坡和下降斜坡的線22和23使纖芯區(qū)11的分布呈現(xiàn)有些三角形狀。雖然將纖芯區(qū)11分段，但與纖芯區(qū)11的部分12A和12B對(duì)應(yīng)的分布20的各部分不必是線性的。例如，與纖芯11對(duì)應(yīng)的分布的該部分可以為拋物線形和橢圓形等。并且，例如，與分段纖芯區(qū)的一個(gè)部分對(duì)應(yīng)的分布的部分可以為線性的，而與纖芯區(qū)的另一部分對(duì)應(yīng)的分布的部分可以為非線性的。
在圖2中，由數(shù)字標(biāo)記24表示分布20中對(duì)應(yīng)于溝槽區(qū)13的部分。在圖2中，由標(biāo)記25表示分布20中對(duì)應(yīng)于外包層14的部分。圖2中所示的分布20對(duì)應(yīng)的傳輸性能如下1)有效面積Aeff(1550nm)≥95μm2；Aeff(1310nm)≥80μm2；2)光纜截止波長(zhǎng)≤1310nm；3)宏彎曲損耗直徑心軸為20mm時(shí)小于10dB/m；4)衰減損耗在1550nm時(shí)小于0.19dB/km；在1310nm時(shí)小于0.35dB/km；以及5)色散(D)在1550nm時(shí)D為約20ps/km/nm；6)色散對(duì)色散斜率的比值(RDS)在1550nm時(shí)RDS為約0.0031nm-1。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)折射率分布30。該SLA光纖的傳輸性能如下1)有效面積Aeff(1550nm)≈113.9μm2；Aeff(1310nm)≈100.3μm2；2)光纜截止波長(zhǎng)≤1300nm；3)宏彎曲損耗直徑心軸為20mm時(shí)小于10dB/m；4)D(1550nm)20.55ps/km/nm5)色散斜率(S)(1550nm)0.064ps/km/nm2；6)衰減損耗在1550nm時(shí)小于0.19dB/km；在1310nm時(shí)小于0.35dB/km。
SLA光纖的分段纖芯的第一部分對(duì)應(yīng)于線31。SLA光纖的分段纖芯的第二部分對(duì)應(yīng)于線32。最大相對(duì)折射率對(duì)應(yīng)于點(diǎn)33。從折射率最大值點(diǎn)33的位置可以看出，最大值點(diǎn)33沿徑向偏離纖芯區(qū)的中心，這是優(yōu)選的。并且，圖3的分布30的最大值點(diǎn)33稍稍大于圖2中所示的分布20的最大值點(diǎn)21。SLA的溝槽區(qū)對(duì)應(yīng)于分布30中由標(biāo)記34表示的部分。由標(biāo)記35表示分布30中對(duì)應(yīng)于SLA光纖的外包層的部分。
從分布30和上面所列的傳輸性能可以看出，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的SLA光纖也具有非常低的截止波長(zhǎng)，同時(shí)，還具有非常大的有效面積。并且，由分布30表示的光纖具有非常低的宏彎曲損耗和低的衰減損耗。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)折射率分布40。該SLA光纖的傳輸性能如下1)有效面積Aeff(1550nm)≈107.3μm2；Aeff(1310nm)≈93.7μm2；2)光纜截止波長(zhǎng)≤1300nm；3)宏彎曲損耗直徑心軸為20mm時(shí)小于10dB/m；4)D(1550nm)20.49ps/km/nm5)S(1550nm)0.064ps/km/nm2；6)衰減損耗在1550nm時(shí)小于0.19dB/km，在1310nm時(shí)小于0.35dB/km；SLA光纖的分段纖芯的第一部分對(duì)應(yīng)于線41。SLA光纖的分段纖芯的第二部分對(duì)應(yīng)于線42。最大相對(duì)折射率對(duì)應(yīng)于點(diǎn)43。從折射率最大值點(diǎn)43的位置可以看出，最大值點(diǎn)沿徑向偏離纖芯區(qū)的中心。除了分布40的最大值點(diǎn)43明顯大于分布30的最大值點(diǎn)33外，圖4的分布40與圖3的分布30非常相似。同樣地，圖4中所示的分布40的最大值點(diǎn)43明顯大于圖2中所示的分布20的最大值點(diǎn)21。
由標(biāo)記44表示分布40的溝槽區(qū)。由標(biāo)記45表示分布40中對(duì)應(yīng)于SLA光纖的外包層的部分。從分布40和上面所列的傳輸性能可以看出，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)施例的SLA光纖也具有非常低的截止波長(zhǎng)，同時(shí)，也具有非常大的有效面積。并且，由分布40表示的光纖具有非常低的宏彎曲損耗和較低的衰減損耗。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)折射率分布50。該SLA光纖的傳輸性能如下1)有效面積Aeff(1550nm)≈122.9μm2；Aeff(1310nm)≈102.1μm2；2)光纜截止波長(zhǎng)≤1320nm；3)宏彎曲損耗直徑心軸為20mm時(shí)小于10dB/m；4)D(1550nm)19.60ps/km/nm5)S(1550nm)0.063ps/km/nm2；6)衰減損耗在1550nm時(shí)小于0.19dB/km，在1310nm時(shí)小于0.35dB/km；最大折射率53處于Y軸上，這意味著在纖芯中出現(xiàn)最大值的點(diǎn)基本上沒有偏離纖芯的中心。如其它實(shí)例那樣，將纖芯分段為具有不同相對(duì)折射率的兩個(gè)部分。分布50的部分52的拋物線形狀意味著限定纖芯的分布形狀的冪數(shù)α大于2。與圖2～4中所示的分布的溝槽區(qū)部分相比，分布的溝槽區(qū)部分54相對(duì)較窄。用標(biāo)記55表示分布中對(duì)應(yīng)于包層區(qū)的部分。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)折射率分布60。該SLA光纖的傳輸性能如下1)有效面積Aeff(1550nm)≈131.2μm2；Aeff(1310nm)≈112.4μm2；2)光纜截止波長(zhǎng)≤1340nm；3)宏彎曲損耗直徑心軸為20mm時(shí)小于10dB/m；4)D(1550nm)20.08ps/km/nm5)S(1550nm)0.064ps/km/nm2；6)衰減損耗在1550nm時(shí)小于0.19dB/km，在1310nm時(shí)小于0.35dB/km；除了如線61所示最大相對(duì)折射率點(diǎn)63偏離纖芯的中心軸之外，分布60與圖5的分布50非常相似。SLA光纖的溝槽區(qū)對(duì)應(yīng)于分布60中由標(biāo)記64表示的部分。如圖5的分布50那樣，溝槽區(qū)的相對(duì)折射率大于對(duì)應(yīng)于圖2～4的分布的溝槽區(qū)的相對(duì)折射率。由標(biāo)記65表示分布60中對(duì)應(yīng)于SLA光纖的外包層的部分。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)折射率分布70。該SLA光纖的傳輸性能為1)有效面積Aeff(1550nm)≈106.4μm2；Aeff(1310nm)≈92.5μm2；2)光纜截止波長(zhǎng)≤1300nm；3)宏彎曲損耗直徑心軸為20mm時(shí)小于10dB/m；4)D(1550nm)20.64ps/km/nm5)S(1550nm)0.063ps/km/nm2；6)衰減損耗在1550nm時(shí)小于0.19dB/km；在1310nm時(shí)小于0.35dB/km；SLA光纖的分段纖芯的第一部分對(duì)應(yīng)于線71。SLA光纖的分段纖芯的第二部分對(duì)應(yīng)于線72。最大相對(duì)折射率對(duì)應(yīng)于點(diǎn)73。從折射率最大值點(diǎn)73的位置可以看出，最大值點(diǎn)沿徑向偏離纖芯區(qū)的中心。SLA光纖的溝槽區(qū)對(duì)應(yīng)于分布中由標(biāo)記74表示的部分。將該分布70與圖2-6的實(shí)例分布相比較，可以看出，分布中對(duì)應(yīng)于溝槽區(qū)的部分74相對(duì)較深(即，與圖2-6的實(shí)例相比其相對(duì)折射率較低)，并且也相對(duì)較窄。在溝槽區(qū)后面，相對(duì)折射率在分布中由標(biāo)記76表示的部分上變?yōu)?.0％，然后在分布中由標(biāo)記77表示的部分上變?yōu)樨?fù)值。因此，與圖2～6所示的分布不同，圖7中所示的分布70具有兩個(gè)凹陷的區(qū)域，即，由分布部分74表示的溝槽區(qū)和由分布部分77表示的第二區(qū)，該分布部分77具有大于溝槽區(qū)的相對(duì)折射率的負(fù)的相對(duì)折射率。分布中由標(biāo)記78表示的部分對(duì)應(yīng)于包層區(qū)。
從以上所列的具有分布70的SLA的傳輸性能可以看出，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)例的SLA光纖也具有極低的截止波長(zhǎng)，同時(shí)具有非常大的有效面積。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)折射率分布80。與使用上述實(shí)施例的光纖一樣，該SLA光纖的傳輸性能也滿足需要。例如，光纖的有效面積Aeff(1550nm)≈110μm2，光纜截止波長(zhǎng)≤1270nm，宏彎曲損耗在直徑心軸為32mm時(shí)小于0.810dB/m。色散為D(1550nm)18.57ps/km/nm。色散斜率為S(1550nm)0.061ps/km/nm2。根據(jù)該實(shí)施例的SLA光纖的相對(duì)色散斜率(RDS)為0.0033nm-1。
沒有將根據(jù)本實(shí)施例的SLA光纖的纖芯分段，該纖芯具有基本恒定的相對(duì)折射率。分布80中對(duì)應(yīng)于纖芯的部分由標(biāo)記線81表示。最大相對(duì)折射率為約0.25％。SLA光纖的溝槽區(qū)具有分別由標(biāo)記82和83表示的第一和第二部分。溝槽區(qū)的第一部分82從約6μm延伸到約18μm。溝槽區(qū)的第二部分83從約18μm延伸到約33μm。溝槽區(qū)83厚度為33μm僅是一個(gè)例子，它可在約30μm到約45μm的范圍內(nèi)。在本例子中，分布中對(duì)應(yīng)于包層區(qū)的部分從約33μm延伸到約62.5μm。
從以上所列的具有分布80的SLA的傳輸性能可以看出，根據(jù)本發(fā)明的本實(shí)例的SLA光纖也具有極低的截止波長(zhǎng)，同時(shí)具有非常大的有效面積和低的光損耗特性。
從以上提供的實(shí)例可以看出，本發(fā)明的SLA具有超大有效面積和所需的傳輸性能，諸如相對(duì)較低的截止波長(zhǎng)。并且，根據(jù)本發(fā)明的SLA還具有與現(xiàn)有SLA光纖相比相當(dāng)或更優(yōu)的其它所需的傳輸性能，諸如低的宏彎曲損耗、低的微彎曲損耗和低的衰減。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)這里所述的光纖的實(shí)施例進(jìn)行多種變化和替換。這些變化和替換包含但不限于下列方面使用不同的摻雜材料以實(shí)現(xiàn)相同或不同的分布形狀、在制作光纖時(shí)使用塑料材料(而非玻璃)。且如上所述，本發(fā)明不限于以上參照?qǐng)D2-8所討論的分布和傳輸性能。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以理解，基于本公開內(nèi)容，除了上述分布和傳輸性能外，還可以使用本發(fā)明的構(gòu)思和原理獲得其它分布和其它相關(guān)的傳輸性能，以提供根據(jù)本發(fā)明的SLA光纖。
權(quán)利要求
1.一種光纖通信系統(tǒng)，包括至少一個(gè)光能源；包括具有正色散和正色散斜率的光纖(10)的光纜，該光纜與所述至少一個(gè)光能源耦合，光纖(10)具有纖芯區(qū)(11)和環(huán)繞纖芯區(qū)的包層區(qū)(14)，在波長(zhǎng)為約1310nm時(shí)具有等于或大于約80平方微米(μm2)的有效面積Aeff，并具有小于或等于約1310nm的光纜截止波長(zhǎng)，其中，纖芯區(qū)(11)被至少分段為第一(12A)和第二(12B)折射率部分，該第一和第二折射率部分(12A，12B)分別具有彼此不同的第一和第二相對(duì)折射率n1a和n1b，并且所述第一和第二相對(duì)折射率為正值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于，光纖(10)在波長(zhǎng)為約1550nm時(shí)具有等于或大于約95μm2的有效面積Aeff。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于，光纖(10)還包括位于纖芯區(qū)(11)和包層區(qū)(14)之間的溝槽區(qū)(13)，該溝槽區(qū)(13)具有負(fù)的相對(duì)折射率n2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于，具有第一和第二折射率部分(12A，12B)的纖芯區(qū)(11)具有由下式確定的相對(duì)折射率分布n1a(0≤r≤a1)=(ra1)α1×nmax]]>n1b(a1≤r≤(a1+a2))=[1-(r-a1a2)α2]×nmax]]>其中r為半徑位置，單位為微米，nmax是纖芯區(qū)的最大相對(duì)折射率，a1是纖芯區(qū)的第一部分(12A)的半徑，a2是纖芯區(qū)(11)的第二部分(12B)的厚度，n1a是分段纖芯區(qū)(11)的第一部分(12A)的相對(duì)折射率，n1b是分段纖芯區(qū)(11)的第二部分(12B)的相對(duì)折射率，a1+a2是纖芯區(qū)的半徑，a3是溝槽區(qū)的寬度，a1+a2+a3是向外到達(dá)與包層區(qū)(14)的開端鄰近的溝槽區(qū)(13)的外邊緣的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于，α1≥1是規(guī)定纖芯區(qū)(11)的折射率分布的形狀的冪數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的光纖通信系統(tǒng)，其特征在于，近似地，0≤a1≤2.65，7.1≤a1+a2≤10，且3≤a3≤25，其中a1、a2和a3的單位是微米。
7.一種超大有效面積SLA光纖(10)，該SLA光纖(10)具有正色散和正色散斜率，在波長(zhǎng)為約1310nm時(shí)具有等于或大于約80μm2的有效面積Aeff，并具有小于或等于約1310nm的光纜截止波長(zhǎng)，該光纖(10)具有纖芯區(qū)(11)和環(huán)繞纖芯區(qū)(11)的包層區(qū)(14)，其中，纖芯區(qū)(11)至少被分段為第一和第二折射率部分(12A，12B)，該第一和第二折射率部分(12A，12B)分別具有彼此不同的第一和第二相對(duì)折射率n1a和n1b，并且所述第一和第二相對(duì)折射率為正值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光纖(10)，其特征在于，光纖(10)在波長(zhǎng)為約1550nm時(shí)具有等于或大于約95平方微米(μm2)的有效面積Aeff。
9.根據(jù)權(quán)利要8的光纖(10)，其特征在于，光纖(10)還包括位于纖芯區(qū)(11)和包層區(qū)(14)之間的溝槽區(qū)(13)，該溝槽區(qū)(13)具有負(fù)的相對(duì)折射率n2。
10.根據(jù)權(quán)利要9的光纖(10)，其特征在于，具有第一和第二折射率部分(12A，12B)的纖芯區(qū)(11)具有由下式確定的相對(duì)折射率分布n1a(0≤r≤a1)=(ra1)α1×nmax]]>n1b(a1≤r≤(a1+a2))=[1-(r-a1a2)α2]×nmax]]>其中r為半徑位置，單位為微米，nmax是纖芯區(qū)(11)的最大相對(duì)折射率，a1是纖芯區(qū)(11)的第一部分(12A)的半徑，a2是纖芯區(qū)(11)的第二部分(12B)的厚度，n1a是分段纖芯區(qū)(11)的第一部分(12A)的相對(duì)折射率，n1b是分段纖芯區(qū)(11)的第二部分(12B)的相對(duì)折射率，a1+a2是纖芯區(qū)(11)的半徑，a3是溝槽區(qū)(13)的寬度，a1+a2+a3是向外到達(dá)與包層區(qū)(14)的開端鄰近的溝槽區(qū)(13)的外邊緣的半徑。
全文摘要
提供一種超大有效面積(SLA)的光纖(10)，該光纖適于在較寬的波長(zhǎng)范圍進(jìn)行通信，并且，由于具有較大的有效面積，可以抑制通常會(huì)由信道之間的交互作用引起的非線性效應(yīng)。本發(fā)明的SLA光纖(10)的有效面積A
文檔編號(hào)G02B6/036GK1550802SQ200410030019
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者孫懿, 戴維·W·皮克漢姆, 吳鳳清, W 皮克漢姆, 懿 孫 申請(qǐng)人:菲特爾美國(guó)公司