專利名稱：大有效截面的色散位移單模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是光纖，特別涉及的是在用于波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中的偏移色散光纖。
背景技術(shù)：
稱為色散位移(DSF或Dispersion Shifted Fibers)的單模光纖是用于1550nm波長(zhǎng)附近外，更一般地說(shuō)，用于波長(zhǎng)在1500到1600nm之間的波長(zhǎng)窗。在這個(gè)波長(zhǎng)范圍，石英的色散不為零(和1300nm附近傳輸波長(zhǎng)窗的情況相反)。為了減少在DSF光纖傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)窗中傳輸波長(zhǎng)的色散，用增加纖芯和光學(xué)包層間的石英的折射率差Δn來(lái)補(bǔ)償。這種折射率差在實(shí)際上使得零色散波長(zhǎng)發(fā)生偏移。這可以通過(guò)在制造光纖時(shí)向光纖中加入摻雜劑，例如通過(guò)已知的MCVD過(guò)程來(lái)得到，在這里不再進(jìn)行描述。光纖纖芯和包層間的折射率差的典型值在10×10-3到14×10-3之間，可以使用在石英中摻鍺來(lái)增加石英的折射率。
和傳統(tǒng)線路中的光纖完全一樣，色散位移單模光纖還應(yīng)具有小的彎曲損耗和小的衰減。
另外，將色散位移光纖用于RZ、NRZ或光孤子型脈沖的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)中，還要有別的限制發(fā)送的信道越多，每個(gè)信道的流量越大、放大后的功率越大，信道間的間距就越小。因此希望在傳輸濾光片中使用的光纖的色散足夠大，以避免出現(xiàn)四波混頻現(xiàn)象，于是就使用零色散波長(zhǎng)為λ0不為1550nm的光纖，以避免由四波混頻帶來(lái)的問(wèn)題。這樣光纖稱為NZ-DSF(Non-Zero Dispersion ShiftedFiber)。
最后，為了避免非線性效應(yīng)，這些光纖還必須有大的有效纖芯區(qū)，典型值大于70μm2。
M.Kato等人在“A new design for dispersion shifted fiberwith an effective core area larger than 100μm2and good bendingcharateristics”，ThK1，OFC’98Technical Digest中指出，光纖中的非線性效應(yīng)可以成為高容量和遠(yuǎn)距離放大傳輸系統(tǒng)中的傳輸容量和距離的最主要的限制。這份文獻(xiàn)明確指出可能的解決辦法是增加光纖的有效纖芯區(qū)，這能獲得大的功率和在各中繼器間有效大的間隔。這份文獻(xiàn)還提出一種外繞一個(gè)支座的同軸外形光纖，其有效纖芯區(qū)為146μm2，零色散波長(zhǎng)λ0為1550nm。在1550nm處的色散很小，且在這個(gè)波長(zhǎng)的色散變化率為0.09ps/nm2×km。
文獻(xiàn)EP-A-0789255描述了一些有效纖芯區(qū)大于200μm2的色散位移光纖，這些光纖的波長(zhǎng)值λ0大于1550nm。一例光纖族的λ0的值為1580nm，有效纖芯區(qū)為265μm2，而色散變化率為0.085ps/nm2×km。
在這兩個(gè)已知文獻(xiàn)中所描述的光纖都有一種缺陷，即在1550nm處的色散都太小，在1550nm外的色散值不能夠免除四波混頻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種大的有效纖芯區(qū)的色散位移光纖，這種光纖在1550nm處還具有足夠大的色散，從而避免四波混頻。
為此，本發(fā)明推薦一種色散位移的單模光纖，其有效截面大于100μm2，其特征在于其零色散波長(zhǎng)λ0在1400到1500nm之間，且具有小的彎曲損耗。
在一種實(shí)施方式中，零色散波長(zhǎng)λ0在1450到1500之間，最好在1480nm附近。
相當(dāng)有利，這種光纖在1550nm處的色散在7.5到10ps/nm×km。
在一種實(shí)施方式中，這種光纖具有的有效纖芯區(qū)在110到125μm2之間。
在另一種實(shí)施方式中，用這種光纖繞成半徑為30mm的圈100圈，在1670nm處的衰減小于或等于0.1dB。
在第一種實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的光纖具有一個(gè)具有光學(xué)包層的纖芯的折射率輪廓線，所述纖芯的組成是自光纖軸線開(kāi)始同軸安排如下·一個(gè)梯形的中央部分，·一個(gè)第一中間區(qū)，其折射率小于中央部分的最大折射率，·一個(gè)環(huán)形區(qū)，其折射率小于中央部分的最大折射率而大于第一中間區(qū)的折射率。
相當(dāng)容易，輪廓線在環(huán)形區(qū)與包層之間有第二中間區(qū)，其折射率小于包層的折射率。
在第二種實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的光纖具有一個(gè)包層的纖芯的折射率輪廓線，所述纖芯的組成從光纖的軸線開(kāi)始同軸布置如下·一個(gè)中央部分，其折射率小于或大體上等于包層的折射率，·一個(gè)圍層區(qū)，其折射率大于中央部分的折射率，·一個(gè)第一中間區(qū)，其折射率小于中央部分的折射率，·一個(gè)環(huán)形區(qū)，其折射率大于包層的折射率。


在后面本發(fā)明的實(shí)施方式的描述中將看到本發(fā)明的別的特征和優(yōu)點(diǎn)，這些實(shí)施方式是作為示例給出的，并參考下面的附圖圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的光纖的折射率輪廓線，圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的光纖的折射率輪廓線。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的光纖有大的有效纖芯區(qū)，典型值大100μm2，且其零色散波長(zhǎng)λ0在1400到1500nm之間。λ0的一個(gè)值在1450到1500nm之間，例如在圖示的例子中在1480nm附近，適于波分復(fù)用傳輸。有效纖芯區(qū)在110到125μm2之間是適合的。
本發(fā)明還建議，在1550nm處的色散在7.5到10ps/nm×km之間。這些數(shù)值使得在現(xiàn)在的傳輸情況下避免四波混頻。特別是在1530到1580nm之間用于波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)。
最后，本發(fā)明所推薦的一種光纖，其對(duì)彎曲的靈敏度同于以前技術(shù)光纖的這種性質(zhì)，或者更好。λs的值超過(guò)1600nm，例如在1670nm附近是適宜的。是將光纖以半徑30mm繞100圈所生成的衰減為0.1dB時(shí)的波長(zhǎng)值記作λs。于是本發(fā)明就實(shí)現(xiàn)一種光纖，其以半徑為30mm繞100圈在1550nm處的衰減小于0.05dB。
圖1示出的一種折射率輪廓線的示意表示10，能得到本發(fā)明的各種特征。模坐標(biāo)表示半徑，單位為μm，縱坐標(biāo)為折射率，用相對(duì)于光纖包層折射率的差來(lái)表示，用相對(duì)值(Δn)或用百分?jǐn)?shù)(Δn％＝100Δn/n)來(lái)表示。
圖1示出的折射率輪廓線是梯形+環(huán)形類型的折射率輪廓線。自光纖中心向包層，包括有一個(gè)中央部分111，其折射率，或更確切地說(shuō)折射率差Δn1，基本上為常數(shù)，直到半徑r0。折射率Δn1大于包層15的折射率nc。在圖中示出的實(shí)施方式中，折射率Δn1為0.75％到0.85％，而半徑r0為0.84μm。
本發(fā)明的光纖有一折射率線性下降或基本上線性下降部分112，環(huán)繞著折射率大于包層15的折射率的中央部分111，處在r0與r1之間，這個(gè)折射率線性下降部分112與中央部分111組成了一個(gè)梯形11。可取r1的值在2.75μm到2.85μm之間，可以預(yù)計(jì)，梯形11的常數(shù)折射率部分，或梯形11的頂部約為梯形總半徑的0.3倍，即例如比r0/r1在0.2到0.5之間。
然后，光纖有第一中間區(qū)12，其折射率Δn3大體為常數(shù)，低于或等于包層15的折射率，半徑在r1與r2之間。在圖示的實(shí)施方式中，折射率的差Δn3為-0.02％，半徑r2取值可以在4.8到5.1μm之間。更為普遍一些，Δn3的值在-0.01％到-0.03％之間是適當(dāng)?shù)摹?br> 光纖在這個(gè)第一中間區(qū)12之外是一個(gè)環(huán)形區(qū)13，其折射率Δn2大于包層15的折射率。在圖1所示的實(shí)施方式中，環(huán)形區(qū)13的折射率Δn2在0.45％到0.52％之間，處在半徑r2到r3之間。這個(gè)環(huán)形區(qū)的折射率Δn2最好小于或等于梯形中央部分111的折射率Δn1。這個(gè)環(huán)區(qū)13的外徑r3最好在6.1和6.6μm之間。
這種光纖在環(huán)形區(qū)13之外、未達(dá)包層15之前有第二中間區(qū)14，其折射率小于或等于包層15。在圖1所示的例中，第二中間區(qū)14的折射率Δn4和處在梯形11和環(huán)形區(qū)13之間的第一中間區(qū)12的折射率一樣，為-0.02％(或最好在-0.03％到-0.01％之間)。第二中間區(qū)的范圍在半徑r3和r4之間及半徑r4在12.4到13.1μm之間。
這樣選擇折射率輪廓線就保證光纖有大的有效纖芯區(qū)，在110到125μm2之間，亦保證零色散波長(zhǎng)λ0在1450到1480nm之間。對(duì)于一個(gè)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還可以提高放大器的功率，使用本發(fā)明的光纖做為傳輸媒質(zhì)，還可縮小傳輸系統(tǒng)中繼器間的距離。
在前述例子中，在1550nm處的色散為8.8ps/nm ×km，而最好在7.5到10.0ps/nm×km之間。
相當(dāng)有利，光纖中的衰減很小，可以很好地用來(lái)做成光纜；為此，光纖的波長(zhǎng)λs大于或等于1670nm是有利的，同樣地，在短于這個(gè)波長(zhǎng)處，由于彎曲造成的衰減小于0.1dB。
下面的表1中列出另一個(gè)如圖1那樣的梯形+環(huán)形的輪廓線的一個(gè)示例的各個(gè)參量表1

表2列出具有表1中各個(gè)參量的光纖的傳播特性，其中的記號(hào)的意義如下λc理論截止波長(zhǎng)
λ0零色散波長(zhǎng)dC/dλ1550nm處的色散變化率DC1550nm處的色散W021550nm處的模直徑Seff1550nm處的有效纖芯區(qū)Sc以30mm為半徑繞100圈，在1550nm處的彎曲靈敏度Sμc在1550nm處與本申請(qǐng)人已商品化的G652光纖相比，給出的微彎曲靈敏度比表2

理論的截止波長(zhǎng)通常比在光纜中對(duì)光纖進(jìn)行有效測(cè)量得到的截止波長(zhǎng)大2到4百納米。因此，光纜中本發(fā)明的光纖的截止波長(zhǎng)要小于1500nm，而且本發(fā)明的光纖在多工情況下有效地為單模光纖。
更普遍地說(shuō)，可以看作是可以用下面方法根據(jù)本發(fā)明為具有梯形+環(huán)形的輪廓線選擇光纖參數(shù)，以滿足本發(fā)明的要求9×10-3≤Δn1≤17.10×10-33×10-3≤Δn2≤10.5×10-3-0.5×10-3≤Δn3≤0.5×10-3在上述范圍選擇折射率差，相應(yīng)的可能的半徑范圍如下0.35≤r1/r3≤0.50.55≤r2/r3≤0.855μm≤r3≤7.5μm圖2示意地示出的折射率輪廓線20可用來(lái)得到本發(fā)明的各種特征。橫坐標(biāo)為半徑，單位為μm，縱坐標(biāo)為折射率，用相對(duì)于包層的折射率的絕對(duì)差Δn來(lái)表示。
圖2所示的折射率的輪廓線是同軸性的折射率輪廓線，從光纖的中心向包層，這個(gè)輪廓線20中有一個(gè)中央部分21，其中的折射率，或更確切地說(shuō)折射率差Δn1直到半徑r1大體上為常數(shù)，折射率Δn1小于或大體上等于包層25的折射率nc；然后有一圍層22，折射率Δn2大體為常數(shù)，且大于或大體上等于包層25的折射率，處在半徑r1到r2之間；圍繞這個(gè)圍層22有一中間區(qū)23，其折射率Δn3小于或等于包層25的折射率，處在半徑r2到r3之間。最后，在中間區(qū)23和包層25之間有一環(huán)形區(qū)24，其折射率為Δn4，處在半徑r3到r4之間。對(duì)應(yīng)于圖2的根據(jù)本發(fā)明的光纖的兩個(gè)實(shí)施例的參數(shù)特征在表3中示出。這些光纖的相應(yīng)的傳播特征在表4的相應(yīng)各行中示出。
表3

表4

說(shuō)得更普遍些，可以將用下面方法根據(jù)本發(fā)明表示成梯形+環(huán)形型的一個(gè)輪廓線的光纖的各個(gè)參數(shù)看成是滿足本發(fā)明的要求-7×10-3≤Δn1≤0.5×10-310×10-3≤Δn2≤17×10-3-7×10-3≤Δn3≤-2×10-31×10-3≤Δn4≤6×10-3在上述范圍內(nèi)選擇折射率差可以得出下列的半徑范圍0.4≤r1/r2≤0.70.3≤r2/r4≤0.60.6≤r3/r4≤0.96μm≤r4≤17μm具有圖2所示類型的輪廓線的光纖具有和圖1所示類型的光纖相同的性質(zhì)。
技術(shù)人員可以用已知的技術(shù)，如MCVD技術(shù)或其它通常用來(lái)制造光纖的技術(shù)來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
當(dāng)然，本發(fā)明并不限于已經(jīng)描述和示出的實(shí)施例，而是適用于技術(shù)人員采用的多種變形，因而，對(duì)于將本發(fā)明用于理想色散補(bǔ)償?shù)牟ǚ謴?fù)用傳輸系統(tǒng)中已做過(guò)描述，本發(fā)明亦適于別的應(yīng)用。
圖1和圖2示出的輪廓線構(gòu)成了可以實(shí)施本發(fā)明的例子，別的輪廓線亦可得到本發(fā)明所推薦的色散變化率的值。
權(quán)利要求
1.一種有效纖芯區(qū)大于100μm2的色散位移單模光纖，其特征在于它的零色散波長(zhǎng)λ0在1400到1500nm之間，且其彎曲損耗很小，并且它具有一個(gè)包有包層的纖芯的折射率輪廓線，所述纖芯是同軸安排的，從光纖軸線開(kāi)始為一個(gè)中央部分，其折射率小于或等于包層的折射率，一個(gè)圍層區(qū)，其折射率大于中央部分的折射率，一個(gè)第一中間區(qū)，其折射率小于中央部分的折射率，一個(gè)環(huán)形區(qū)，其折射率大于包層的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其特征在于它的零色散波長(zhǎng)λ0在1450到1500nm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其特征在于零色散波長(zhǎng)λ0是1480nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其特征在于它在1550nm波長(zhǎng)色散為7.5到10ps/nm×km。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其特征在于它的有效纖芯區(qū)在從110到125μm2之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖，其特征在于中央部分與包層之間的折射率之差在-7×10-3到0.5×10-3之間，圍層區(qū)與包層之間的折射率之差在10×10-3到17×10-3之間，第一中間區(qū)與包層之間的折射率之差在-7×10-3到-2×10-3之間，環(huán)形區(qū)與包層之間的折射率之差在1×10-3到6×10-3之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種有效纖芯區(qū)大于 100μm
文檔編號(hào)G02B6/036GK1869745SQ200610074509
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期1999年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月5日
發(fā)明者拉斐爾·索瓦杰昂, 瓊－克勞德·魯索, 瓊－弗朗科斯·查里特, 帕斯卡爾·諾切, 露易斯－安尼·德·蒙特莫林朗 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司