專利名稱：具有短截止波長的非零色散位移光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及光纖傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種展示低彎曲損耗和短截止波長的非零色 散位移光纖。光纖(S卩，典型地由一個或多個涂層覆蓋的玻璃纖維)傳統(tǒng)地包括光纖芯，其傳 送和/或放大光信號和光學(xué)包層，其將光信號限定在芯中。相應(yīng)地，芯的折射率η。典型地 大于光學(xué)包層的折射率~(即，n。> ng)。對于光纖而言，折射率分布通常根據(jù)使光纖折射率與半徑相聯(lián)的函數(shù)的曲線外形 來歸類。按照慣例，到光纖中心的距離r顯示在χ軸上，而(在半徑r處的)折射率與光纖 的外部包層(例如，外部光纖包層)的折射率之間的差值顯示在y軸上。折射率分布被稱 為“階躍型”分布、“梯型”分布、“ α型”分布或“三角型”分布，其曲線圖相應(yīng)地分別具有階 梯形、梯形或三角形。這些曲線通常代表的是光纖理論上的或設(shè)定的分布。然而，在光纖制 造中的制約可能導(dǎo)致稍微不同的實際分布。一般而言，光線的兩個主要分類為多模光纖和單模光纖。在多模光纖中，對于給 定的波長，幾種光頻振動模式(optical mode)同時沿著光纖被傳播。在單模光纖中，信號 以在纖芯中被引導(dǎo)的基本LPOl模式傳播，而更高階模式(例如，LPll模式)則強烈地衰減。傳統(tǒng)地，所謂“標(biāo)準(zhǔn)”單模光纖(SSMF)通常被用于基于陸地傳輸系統(tǒng)。為了方便 來自不同廠商的光纖系統(tǒng)的兼容性，國際電信聯(lián)盟(ITU)定義了應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)傳輸 纖維(即，標(biāo)準(zhǔn)單模光纖或SSMF)的標(biāo)準(zhǔn)參照ITU-T G.625。ITU-T G. 625推薦標(biāo)準(zhǔn)包括幾 個版本(即，A、B、C和D)。典型地，SSMF遵守諸如ITU-T G. 625推薦標(biāo)準(zhǔn)的專門的電信標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)地，SSMF顯 示了以下性質(zhì)(i)在1550納米(nm)波長處具有0. 190分貝每千米(dB/km)的衰減；(ii) 在1550納米(nm)波長處具有80平方微米(μ m2)的有效面積；(iii)小于1260nm的22米 電纜截止波長；(iv)約為17皮秒每納米千米(ps/(nm · km))的正色散；和(ν)在1550納 米(nm)波長處，0.058皮秒每平方納米千米(pS/(ym2 · km))的正色散斜率。對于波長分割多路傳送(WDM)的應(yīng)用，單模非零色散位移光纖(NZDSF)也被使用。 NZDSF顯示了小于SSMF色散的在1550nm波長處的色散。在所用波長處(通常為1550nm附 近)具有非零且正色散的色散位移光纖被描述為NZDSF+。在1550nm波長處，NZDSF+光纖 典型地呈現(xiàn)出處在3ps/ (nm · km)到14ps/ (nm · km)之間的色散，和小于0. Ips/ ( μ m2 · km) 的色散斜率。NZDSF+典型地滿足特定的通信標(biāo)準(zhǔn)，諸如ITU-T G. 655和ITU-T G. 656推薦 標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)地，NZDSF具有三包層結(jié)構(gòu)(即，三包層NZDSF)。NZDSF的一個例子包括(i) 具有關(guān)于外部包層(例如，與外部光學(xué)包層)的折射率差的中央纖芯；(ii)具有關(guān)于外部 包層的折射率差的第一內(nèi)部包層(例如，中間包層)；和(iii)具有關(guān)于外部包層的正折射 率差的第二內(nèi)部包層(例如，環(huán))。中央纖芯、中間層和環(huán)的折射率在它們的整個寬度內(nèi)大 致為恒量。傳統(tǒng)的NZDSF是可在商業(yè)上獲取的，例如，eLEAF 光纖，TrueWaveRS 光纖，或德雷卡通信技術(shù)公司(Draka Communications)的iTeraLight 光纖。NZDSF具有同軸折射率分布(即，同軸NZDSF)。具有同軸折射率分布的NZDSF的 中央纖芯包括兩個區(qū)。第一區(qū)位于中央纖芯的中心，并且第一區(qū)關(guān)于外部包層的折射率差 小于第二區(qū)關(guān)于外部包層的折射率差。第二區(qū)的關(guān)于外部包層的折射率差是正的。第一區(qū) 的關(guān)于外部包層的折射率差可以為正、負(fù)或者甚至為零。NZDSF也包括中央纖芯、內(nèi)部包層和埋入溝槽(buried trench)(即，具有關(guān)于外 部包層的負(fù)的折射率差的包層)。典型地，這種分布更容易制造。另外，為了近似一致的光 學(xué)特性，這種NZDSF中央纖芯具有小于三包層NZDSF中央纖芯的折射率差。因此，需要更少 的中央纖芯摻雜以獲取這種NZDSF，其從而能減少信號衰減，尤其是由于瑞利分布引起的衰 減損失。在使用中，光纖由于彎曲而使得由光纖傳輸?shù)男盘査p。典型地最小化光纖的彎 曲損耗可提高傳輸信號的質(zhì)量。光纖可設(shè)計為確保傳輸?shù)男盘柕母唠A模式被充分衰減(即，相對于基本模式) 以獲取單模傳輸。光纖衰減更高階模式的能力依賴于傳輸信號的波長而變化。所謂的“截 止波長”是指來自更高階模式的波長被充分衰減以確保傳輸為單模。截止波長作為信號的 波長的函數(shù)來表現(xiàn)信號的單模傳輸?shù)奶攸c。一般而言，改進(jìn)光纖的某些特性對光纖的其他特性具有有害的影響，其會減少光 纖與其他光纖的兼容性。因此，通常想要做到的是，改進(jìn)某些光纖特性而同時保持光纖之間 的適當(dāng)?shù)募嫒菪浴Ｓ蒘. Matsuo等發(fā)表的于2002年3月17日至22日公開在《光纖通信會議和展覽 2002))(艮口 OFC 2002， Optical Fiber Communication Conference and Exhibit 2002)的 第3 頁至330頁的論文《新媒介-具有較大有效面積和較低色散斜率的色散光纖(New Medium-Dispersion Fiber with Large Effective Area and Low Dispersion Slope)》描 述了同軸NZDSF。其公開的光纖截止波長不適合用于所有的商業(yè)應(yīng)用。而且，光纖的中央纖 芯包括一個具有大于13X10_3的折射率差的區(qū)。這樣的高折射率差會在波長1550nm處引 起強衰減，諸如大于0. 21dB/km(例如，0. 22dB/km或者更大)的衰減。歐洲專利號為0，992，817和它的同族美國專利號為6，459，839的專利描述了具 有較低彎曲損耗的三包層NZDSF。然而，其公開的光纖截止波長不適合于所有的商業(yè)應(yīng)用。 而且，對于可供比較的光纖特性，該光纖的中央纖芯具有大約13. 7X ΙΟ"3的折射率差，其大 于包括埋入溝槽的光纖的折射率差。因此，在波長為1550nm處，所公開的光纖展示了大于 0. 20dB/km、甚至大于0. 21dB/km的的衰減。這些衰減值大于在包括埋入溝槽光纖中的值。 另外，公開的三包層NZDSF比包括埋入溝槽的光纖更難制造，因為三包層NZDSF的環(huán)的參數(shù) 更加靈敏，需要比用于有效埋入溝槽更小的制造容差。歐洲專利號為1，477，831和它的同族美國專利號為6，904，218的專利描述了使用 埋入溝槽以改進(jìn)SSMF光纖的特性。類似地，歐洲專利號為1，978，383和美國專利公開號為 2005/0244120的專利描述了使用埋入溝槽以改進(jìn)SSMF光纖的特性。然而，這些文件都沒有 公開具有提高的彎曲損耗和合適的截止波長的NZDSF。美國專利號為4，852，968的專利描 述了使用置于中央纖芯附近的埋入溝槽以減少色散和色散斜率的值。然而，所公開的光纖 具有的溝槽內(nèi)半徑與中央纖芯的半徑的比在1. 5到3. 5之間，其可以引起(i)對于30毫米(mm)半徑的較大彎曲損耗；和(ii)在1550納米(nm)波長處具有小于55 μ m2的有效面積。國際專利申請公開號為W02008/106033和它的同族美國專利號為7，603，015的專 利介紹了包括埋入溝槽的NZDSF。然而，其中央纖芯折射率太小和半徑太大。中央纖芯的 特性在大曲率半徑(例如，大于25mm)處引起極大的彎曲損耗。所公開的NZDSF具有在波 長1550nm處大于0.060pS/(nm2*km)的色散斜率。例如，本發(fā)明人曾經(jīng)計算過，在波長為 1625nm處和30mm的曲率半徑，NZDSF展示了大于10分貝每100圈(dB/100turns)的彎曲 損耗。因此，需要一種展示了用于大曲率半徑的低彎曲損耗和改進(jìn)的單模傳輸?shù)腘ZDSF， 并同時與其他光纖保持合適的兼容性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個方面，本發(fā)明包含一種非零色散位移光纖(NZDSF)，其包括中央纖芯、 內(nèi)部包層和外部包層(例如，外部光學(xué)包層)。中央纖芯具有外半徑Α和關(guān)于外部包層的 最大折射率差Dn115在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種非零色散位移光纖，包括具有外半徑Γι和關(guān)于外部包層的最大折射率差Dn1的中央纖芯；位于所述中央纖芯和所述外部包層之間的第一中間包層，所述第一中間包層具有 外半徑r2和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn2 ；和位于所述第一中間包層和所述外部包層之間的埋入溝槽，所述埋入溝槽具有外半 徑r3、寬度W3和關(guān)于所述外部包層的負(fù)折射率差Dn3 ；其中，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示低于0. 5dB/100圈的彎 曲損耗；其中光纖的22米電纜截止波長Oaii- λ J大約為1150nm或更??；和其中光纖的有效2米光纖截止波長(2m_ λ ceff)大約為1150nm或更小。在一個實施例中，光纖的內(nèi)部包層包括中間包層和埋入溝槽。典型地，中間包層位 于中央纖芯和埋入溝槽(例如，直接包圍中央纖芯)之間。在某些實施例中，埋入溝槽直接 包圍中間包層。中間包層具有外半徑r2和關(guān)于外部包層的折射率差Drv埋入溝槽具有外 半徑r3、寬度W3和關(guān)于外部包層的負(fù)折射率差Drv在另一個實施例中，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低于大 約0. 5dB/100圈的彎曲損耗。在另一個實施例中，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低于大 約0. ldB/100圈的彎曲損耗(例如，低于0. 05dB/100圈)。 在另一個實施例中，對于在波長1550nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低于大 約0. OldB/lOO圈的彎曲損耗(例如，低于0. 005dB/100圈)。在另一個實施例中，對于在波長1550nm處的25mm的曲率半徑，光纖展示了低于大 約0. 5dB/100圈的彎曲損耗。在另一個實施例中，光纖具有小于1150nm的22米電纜截止波長λ J。在另一個實施例中，光纖具有小于1150nm的有效2米光纖截止波長Qm-λ。eff)。在另一個實施例中，在波長1550nm處，光纖擁有大約0. 060ps/(nm2 · km)或更低的色散斜率。在另一個實施例中，在波長1550nm處，光纖的有效面積至少大約為55 μ m2。在另一個實施例中，中央纖芯具有階躍型折射率分布。在另一個實施例中，在波長為1550nm處，光纖展示色散在大約3pS/(nm · km)到 14ps/(nm · km)之間(例如，在大約 4ps/(nm · km)到 12ps/(nm · km)之間)。在另一個實施例中，中央纖芯的外半徑在大約2. 5微米到3. 5微米之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括具有外半徑為r2的中間包層，且中間包層 的外半徑巧與中央纖芯的外半徑Γι的比率(即，比率r2 Γι)在4.5和7.5之間(例如， 在5. 5到6. 5之間)。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括具有寬度W3在大約0. 5微米到3微米之間 的埋入溝槽。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括具有外半徑r3在大約19微米或者更小的 埋入溝槽。在另一個實施例中，中央纖芯的最大折射率差Dn1大約在6X 10_3到9X 10_3之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括中間包層，該中間包層的關(guān)于外部包層的 折射率差Dn2在大約-1 X 10_3到1 X 10_3之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括埋入溝槽，該埋入溝槽的關(guān)于外部包層的 折射率差Dn3在大約-13 X 10_3到-3 X 10_3之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括第一中間包層、埋入溝槽和第二中間包層。 典型地，第一中間包層位于中央纖芯和埋入溝槽之間(例如，直接包圍住中央纖芯)。埋入 溝槽典型地位于第一中間包層和第二中間包層之間(例如，直接包圍第一中間包層)。在 某些實施例中，第二中間包層直接包圍所述埋入溝槽。所述第一中間包層具有外半徑1~2和 關(guān)于所述外部包層的折射率差Drv所述埋入溝槽具有外半徑r3、寬度W3和關(guān)于所述外部 包層的負(fù)折射率差Dn3。所述第二中間包層具有外半徑r4和關(guān)于所述外部包層的折射率差 Dn4。換而言之，在某一實施例中，本發(fā)明涉及一種非零色散位移光纖，包括具有外半徑Γι和關(guān)于外部包層的最大折射率差Dn1的中央纖芯；位于所述中央纖芯和所述外部包層之間的第一中間包層，所述第一中間包層具有 外半徑r2和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn2 ；和位于所述第一中間包層和所述外部包層之間的埋入溝槽，所述埋入溝槽具有外半 徑r3、寬度W3和關(guān)于所述外部包層的負(fù)折射率差Dn3 ；位于所述埋入溝槽和所述外部包層之間的第二中間包層，所述第二中間包層具有 外半徑r4和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn4 ；其中，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低于0. 5dB/100圈的
彎曲損耗；其中光纖的22米電纜截止波長(22m- λ J大約為1150nm或更?。缓推渲泄饫w的有效2米光纖截止波長(2m_ λ ceff)大約為1150nm或更小。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)部包層包括第二中間包層，該第二中間包層的關(guān)于 外部包層的折射率差Dn4在-9 X 10_3到-6 X 10_3之間。
在該實施例中，中央纖芯基本上由純硅石組成。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)部包層包括第二中間包層，該第二中間包層具有關(guān) 于外部包層的折射率差Dn4,并且中央纖芯的最大折射率差Dn1與所述第二中間包層的折射 率差Dn4之間的差值(即，Dn1-Dn4)在大約6X IO"3到9X 10_3之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)部包層包括(i)具有關(guān)于外部包層的折射率差Dn2 的第一中間包層，和(ii)具有關(guān)于外部包層的折射率差Dn4的第二中間包層。所述第一中 間包層的折射率差Dn2與所述第二中間包層的折射率差Dn4之間的差值(即，Dn2-Dn4)在大 約-1Χ1(Γ3 到 1Χ1(Γ3 之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)部包層包括(i)具有關(guān)于外部包層的折射率差Dn3 的埋入溝槽，和(ii)具有關(guān)于外部包層的折射率差Dn4的第二中間包層。所述埋入溝 槽的折射率差Dn3與所述第二中間包層的折射率差Dn4之間的差值(S卩，Dn3-Dn4)在大 約-13 X 1(Γ3 至Ij -3 X 1(Γ3 之間。在另一個實施例中，光纖的內(nèi)包層包括具有外半徑r4在大約41微米或者更小(例 如，小于37微米)的第二中間包層。在另一個實施例中，對于在1550nm處的波長，光纖展示了低于大約0. 190dB/ km(例如，0. 180dB/km或者更小)的衰減。在另一個實施例中，本發(fā)明涉及一種非零色散位移光纖，包括具有外半徑T1和關(guān)于外部包層的最大折射率差Dn1大約在6 X 10_3到9 X 10_3之間 的中央纖芯；位于所述中央纖芯和所述外部包層之間的第一中間包層，所述第一中間包層具有 外半徑r2和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn2 ；和位于所述第一中間包層和所述外部包層之間的埋入溝槽，所述埋入溝槽具有外半 徑r3、寬度W3和關(guān)于所述外部包層的負(fù)折射率差Dn3 ；其中，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低于0. 5dB/100圈的
彎曲損耗；其中光纖的22米電纜截止波長Oaii- λ J大約為1150nm或更小；和其中光纖的有效2米光纖截止波長(2m_ λ ceff)大約為1150nm或更小。以上示例性的簡述以及本發(fā)明的其他目的和/或優(yōu)點和實現(xiàn)這些的方式將進(jìn)一 步通過以下描述并參考附圖來解釋。附圖簡要說明

圖1為示例性地描述根據(jù)本發(fā)明的光纖的實例的設(shè)定分布圖；圖2為示例性地描述根據(jù)本發(fā)明的光纖的另一個實例的設(shè)定分布圖。詳細(xì)描述在一方面，本發(fā)明包括非零色散位移光纖(NZDSF)，其展示了對于較大曲率半徑和 改進(jìn)的單模傳輸?shù)妮^低彎曲損耗，并同時與其他光纖保持合適的兼容性。最終，根據(jù)本發(fā)明 的NZDSF典型地展示了對于較大曲率半徑和較短截止波長的較低彎曲損耗，并且同時保持 了光纖的其他特性(例如，色散值、有效面積和衰減)。根據(jù)本發(fā)明的光纖的實例為所具備的色散小于階躍折射率標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SSMF) 的色散的NZDSF。在1550nm波長處，本發(fā)明的光纖可以具備小于大約14pS/(nm · km)(例如，在大約3pS/(nm · km)到14pS/(nm · km)之間)的色散。典型地，本發(fā)明的光纖具備正色散。光纖包括中央纖芯、內(nèi)部包層和外部包層(例如，外部光學(xué)包層)。內(nèi)部包層典型 地位于中央纖芯和外部包層之間。圖1和2示例性地描述了根據(jù)本發(fā)明的光纖的兩個實施例的設(shè)定分布圖。如前所 述，所制造的光纖的折射率分布典型地略微偏離它們的設(shè)定分布(即，理論折射率分布)。圖1和圖2都描述了具有階躍型折射率分布的中央纖芯。因而，中央纖芯的折射 率差是常量并且等于中央纖芯的最大折射率差Dn115那就是說，中央纖芯也具有梯型、三角 型或α型分布(即，折射率分布作為徑向位置的函數(shù)而變化)。另外，圖1和圖2都描述了內(nèi)部包層，每一個都具有關(guān)于外部包層的恒定的折射率 差。然而，根據(jù)本發(fā)明的光纖可具有一個或多個作為徑向位置的函數(shù)(例如，梯型、三角型 或α型分布)而變化的折射率差。對于具有非恒定折射率的各內(nèi)部包層，按照絕對值來看， 其各自的折射率差(例如，埋入溝槽的折射率差Dn3)適用內(nèi)部包層和外部包層之間的最大
折射率差。一般而言，折射率差也可以使用如下等式以百分比來表達(dá)
Γ π100x(n(r)2 - YidaddinJ") Δ%(Γ) 二----- g
2n{rf這里n(r)為作為徑向位置的函數(shù)的比較折射率值，和n。ladding為外部包層的折射 率值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到假如折射率在光纖的給定截面內(nèi)變化(即，折射率值作 為徑向位置的函數(shù)而變化)或者折射率值在給定截面內(nèi)為恒量，該等式能夠被使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到外部包層典型地具有恒定折射率。那就是說，假如外 部包層具有非恒定折射率，折射率差典型地按照與外部包層的最里面的部分(即，外部包 層的最靠近中央纖芯且可影響光信號在光纖內(nèi)的傳播的部分)來進(jìn)行測量。關(guān)于外部包層的恒定折射率差也可以使用如下等式以百分比表達(dá)Δ% =訓(xùn) C-“ 一2)
In2這里η為比較折射率值(例如埋入溝槽的折射率η3)，和n。ladding為外部包層的折 射率值。如圖1所示，一種光纖的實例包括具有外半徑和關(guān)于外部包層的最大折射率差 Dn1的中央纖芯。所述光纖的內(nèi)部包層包括中間包層，該中間包層具有外半徑1~2和關(guān)于所 述外部包層的折射率差Dn2。如所示，中間包層直接包圍中央纖芯。所述光纖內(nèi)部包層還包 括埋入溝槽，該埋入溝槽具有外部半徑r3、寬度W3和關(guān)于所述外部包層的負(fù)折射率差Drv對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，根據(jù)本發(fā)明的光纖展示了低于 0. 5dB/100圈的彎曲損耗。更典型地，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，根據(jù)本發(fā) 明的光纖展示低于0. ldB/100圈或者更少(例如，大約0.05dB/100圈或者更少)的彎曲損
^^ ο本發(fā)明的中央纖芯具有⑴小于1150nm的22米電纜截止波長(22m_ λ J和(ii) 小于1150nm的有效2米光纖截止波長(2m_ λ。rff)。22米電纜截止波長(22m_ λ。。)和有效 2米光纖截止波長(2m-X。rff)將在下文中進(jìn)一步解釋。
中央纖芯的外半徑Γι典型地在2. 5微米到3. 5微米之間。中央纖芯的分布有利 于減少的色散。在中央纖芯中的有限量的摻雜物也有利于控制來自瑞利散射的衰減損失。在某些實施例中，中間包層的外半徑1~2與中央纖芯的外半徑Γι之間的比率(即， 比率r2 Γι)在4. 5到7. 5之間(例如，在5. 0到7. 0之間)。不需要任何特別的原理，本 申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)增大比率r2 巧使得埋入溝槽遠(yuǎn)離中央纖芯，從而阻止了埋入溝槽干擾 基本模式的傳播。調(diào)整比率巧1^也有利于對光纖的有效面積和色散的控制。埋入溝槽可直接地鄰近中間包層(即，埋入溝槽可直接包圍中間包層)。典型地， 埋入溝槽的寬度W3在大約0. 5微米和6微米之間。埋入溝槽的外半徑r3也典型地小于大 約19微米。埋入溝槽的特性有利于實現(xiàn)彎曲損耗的降低。埋入溝槽的特性也有利于通過 控制具有直接大于基本模式的階的各模式的損耗(例如，LPll和LP02模式)來控制光纖 截止波長。外部包層典型地為光學(xué)包層。外部包層具有外半徑r5。本發(fā)明的光纖可以包括具 有大約50微米的外半徑r5的外部包層，和玻璃纖維本身具有100微米的外直徑。在另外 的實施例中，外部包層具有62. 5微米的外半徑r5和玻璃纖維自身具有125微米的外半徑。中央纖芯和內(nèi)部包層(例如，中間包層和埋入溝槽)可以在硅石管的內(nèi)表面使 用化學(xué)蒸汽沉積法來制造。在這點上，外部包層可以由硅石管和在硅石管上的玻璃積層 (glass buildup)構(gòu)成(例如，通過過包層(overcladding)或套管方法)。硅石管和任何積 層典型地是天然的或摻雜質(zhì)的硅石。外部包層也可以通過任何其他的沉積技術(shù)來獲得，諸 如蒸汽軸沉積法(VAD，vapor axial deposition)或外側(cè)蒸汽沉積法(OVD，outside vapor deposition)。根據(jù)圖1，光纖的一個實例包括中央纖芯，其具有的關(guān)于外部包層的最大折射率差 Dn1在6X 10_3到9X 10_3之間。中間包層具有的關(guān)于外部包層的折射率差Dn2在-IX 10_3 到1X10—3之間。例如，中間包層具有的關(guān)于外部包層的折射率差可大致等于0( S卩，中間 層的折射率大約等于外部包層的折射率)。埋入溝槽具有的關(guān)于外部包層的折射率差Dn3 在-13X 10_3到-3X 10_3之間。中央纖芯可以摻入雜質(zhì)以將折射率提高到外部折射率之上。 例如，中央纖芯可以摻入鍺和/或其他一種或多種合適的雜質(zhì)。在某些實施例中，外部包層 可以摻入氟和/或其他一種或多種合適的雜質(zhì)。類似地，中間包層的折射率差Dn2和埋入 溝槽的折射率差Dn3可以通過使用一種或多種合適的雜質(zhì)來獲得。根據(jù)圖1，光纖的另一個實例包括中央纖芯、內(nèi)部包層和作為光學(xué)包層的外部包 層。中央纖芯具有外半徑巧和關(guān)于外部包層的正的最大折射率差Dn115內(nèi)部包層包括中間 包層和埋入溝槽。中間包層具有外半徑r2和關(guān)于外部包層的折射率差Drv埋入溝槽具有 外半徑r3、寬度W3和關(guān)于外部包層的負(fù)折射率差Dn3。在該實施例中，埋入溝槽的折射率差 Dn3小于中間層的折射率差(即，Dn3 < Dn2)。換句話說，埋入溝槽的折射率小于中間包層的 折射率。如所提及的且根據(jù)圖1，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低 于大約0. 5dB/100圈的彎曲損耗。更特別地，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光 纖展示了大約0. ldB/100圈或更少的彎曲損耗(例如，0. 05dB/100圈或者更小)。光纖具 有⑴小于1150nm的22米電纜截止波長(22m_ λ J和(ii)小于1150nm的有效2米光纖
截止波長Om- λ ceff)。
在實施例中，光纖的內(nèi)部包層可以僅包括中間包層和埋入溝槽。在這點上，中間包 層直接包圍中央纖芯，埋入溝槽直接包圍中間包層，而光學(xué)包層直接包圍埋入溝槽。如圖2所描述，光纖的內(nèi)部包層包括第一中間包層、埋入溝槽和第二中間包層。第 二中間包層具有外半徑r4和關(guān)于外部包層的折射率差Dn4。根據(jù)圖2，光纖的中央纖芯的一個實例具有的關(guān)于外部包層的最大折射率差0111大 致為0(即，中央纖芯的折射率基本等于外部包層的折射率)。在這點上，中央纖芯可以摻 入氟、鍺和/或其他一種或多種任何合適的雜質(zhì)來獲得大致等于0的折射率差。例如，中央 纖芯和外部包層可以使用純硅石來制作。具有使用純硅石制作的光纖通常被稱為純硅石芯 光纖(PSCF，pure silica core fiber)。較低的芯摻雜和純硅石芯可有利于在波長1550nm 處獲得低于0. 190dB/km的光纖衰減值(例如，低于0. 180dB/km)。較低的衰減在長距離傳 輸應(yīng)用中特別有利。在某些實施例中，中央纖芯的最大折射率差Dn1和第二中間包層折射率差Dn4之間 的差(即，Dn1-Dn4)大約在6X 10_3到9X 10_3之間。差值Dn1-Dn4可以通過使用合適的摻雜 物來減少第二中間包層的折射率而實現(xiàn)。如圖2所述，內(nèi)部包層被埋入，即內(nèi)部包層的折射率低于外部包層的折射率。在這 點上，第一中間包層、埋入溝槽和第二中間包層每一個的折射率都低于外部包層的折射率。 內(nèi)部包層的折射率可以通過摻入氟、鍺和/或其他任何合適的雜質(zhì)來減少到低于外部包層 的折射率。在某些實施例中，第一中間包層的折射率差Dn2和第二中間包層的折射率差0114之 間的差值(即，Dn2-Dn4)在-1X10—3到1X10—3之間。埋入溝槽的折射率差Dn3和第二中間 包層的折射率差Dn4之間的差值(S卩，Dn3-Dn4)在-13 X 10_3到-3 X 10_3之間。差值Dn2-Dn4 和Dn3-Dn4可以通過利用適當(dāng)?shù)膿诫s來分別減少或者增加第一中間包層和埋入溝槽的折射 率來獲得。另外，差值Dn2-Dn4和Dn3-Dn4可以通過利用適當(dāng)?shù)膿诫s來分別減少或者增加第 二中間包層的折射率來獲得。第二中間包層典型地具有的關(guān)于外部包層的折射率差Dn4在-9X 10_3到-6X 10_3 之間。第二中間包層可以具有小于大約41微米(例如，小于37微米)的外半徑r4。減 小第二中間包層的外半徑典型地有助于減少與在光纖內(nèi)部包層摻入雜質(zhì)的制造成本。無需任何特別的原理，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外部包層的折射率大約與中央纖 芯的折射率相同，將外部包層更靠近中央纖芯(即，減小中央纖芯的外半徑巧和外部包層 的內(nèi)半徑之間的差值)時，增加了基本傳播模式LPOl的泄漏損耗。然而，在某些光纖中，將 外部包層更靠近中央纖芯并減小埋入溝槽的外半徑1~3同時保證在1550nm波長處基本模式 的泄漏損耗小于大約0. 030dB/km(例如，0. 020dB/km或更小)是可能的。事實上，根據(jù)本發(fā) 明的光纖在1550nm的波長處擁有小于大約0. 010dB/km(例如，小于0. 005dB/km)的基本泄 漏損耗。根據(jù)圖2，另一種光纖包括中央纖芯、內(nèi)部包層和作為光學(xué)包層的外部包層。內(nèi)部 包層典型地位于中央纖芯和外部包層之間。中央纖芯具有外半徑A和關(guān)于外部包層的最 大折射率差Dn115內(nèi)部包層包括第一中間包層、埋入溝槽和第二中間包層。典型地，內(nèi)部包層的埋入溝槽位于第一中間包層和第二中間包層之間。第一中間包層具有外半徑r2和關(guān)于外部包 層的折射率差Dn2。埋入溝槽具有外半徑r3、寬度％和關(guān)于外部包層的負(fù)折射率差Dn3。在 該實施例中，埋入溝槽的折射率差Dn3小于中間包層的折射率差Dn2 (即，Dn3 < Dn2)。換句 話說，埋入溝槽具有小于該中間包層的折射率。第二中間包層具有外半徑r4且其關(guān)于外部包層的折射率差Dn4小于中央纖芯最 大折射率差Dn115在該實施例中，埋入溝槽的折射率差Dn3小于第二中間包層的折射率差 Dn4(即，Dn3 < Dn4)。換句話說，埋入溝槽具有小于第二中間包層的折射率。如所提及的且根據(jù)圖2，對于在1625nm波長處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低 于大約0. 5dB/100圈的彎曲損耗。更典型地，對于在1625nm波長處的30mm的曲率半徑，光 纖展示了大約0. ldB/100圈或者更小(例如，大約0. 05dB/100圈或者更小)的彎曲損耗。 光纖具有⑴小于1150nm的22米電纜截止波長(22m_ λ J和(ii)小于1150nm的有效2 米光纖截止波長Om-X。rff)。在實施例中，光纖的內(nèi)部包層可以僅僅包括第一中間包層、埋入溝槽和第二中間 包層。在這點上，第一中間包層直接包圍中央纖芯，埋入溝槽直接包圍第一中間包層，第二 中間包層直接包圍埋入溝槽，和外部包層直接包圍第二中間包層。本發(fā)明的光纖展示了較低的彎曲損耗和擁有較短的截止波長。在這點上，對于在 1625nm波長處的30mm的曲率半徑，光纖展示了低于大約0. 5dB/100圈的彎曲損耗。更典型 地，對于在1625nm波長處的30mm的曲率半徑，光纖展示了大約0. ldB/100圈或者更小(例 如，大約0. 05dB/100圈或者更小)的彎曲損耗。對于在1550nm波長處的30mm的曲率半徑， 光纖展示了小于O.OldB/lOO圈(例如，大約0.005dB/100圈或者更小)的彎曲損耗。對于 在1550nm波長處的25mm的曲率半徑，光纖展示了小于大約0. 5dB/100圈的彎曲損耗。截止波長的測量早已是標(biāo)準(zhǔn)化(standardization)的一個主題。光纖的截止波長 可能依賴于沿著要測量截止波長的光纖的位置而變化。22米電纜截止波長(22πι-λ。。)傳統(tǒng) 地是作為在沿著22米的光纖傳播后光信號為單模的波長被測量，正如在國際電工委員會 的小組86Α在標(biāo)準(zhǔn)IEC 60793-1-44中所定義的那樣。有效的2米光纖截止波長Qm-Xceff) 傳統(tǒng)地是作為在沿著2米的光纖傳播后光信號為單模的波長被測量，正如在國際電工委員 會的小組86Α在標(biāo)準(zhǔn)IEC 60793-1-44中所定義的那樣。光纖典型地具有(i)小于1150nm 的22米電纜截止波長(22πι-λ。。)和(ii)小于1150nm的有效2米光纖截止波長Qm-λ。rff)。 因此，根據(jù)本發(fā)明的NZDSF典型地適于較大曲率半徑且展示了改進(jìn)的單模傳輸。另外，本發(fā)明的光纖典型地?fù)碛杏糜谀軌蚺c其他光纖很好兼容的所有的光纖參數(shù) 的可接受的值。特別地，在波長1550nm處，光纖可以呈現(xiàn)大約在3pS/(nm · km)和14ps/ (nm · km)(例如，4ps/(nm · km)禾Π 12ps/(nm · km))之間的色散和大約 0. 060ps/(nm2 · km) 或者更小的色散斜率。在一些實施例中，在波長1550mm處，光纖可呈現(xiàn)大約0. 045ps/ (nm2 - km)或者更小的色散斜率。在波長1550nm處，光纖可以具有大約55 μ m2或者更多的 有效面積。更典型地，在波長1550nm處，光纖可以具有大約58 μ m2或者更多的有效面積。 典型地，在波長1550nm處，光纖可以具有小于70 μ m2的有效面積。***下表(在下面)通過提供可比較的光纖和具有創(chuàng)造力的兩種光纖的例子(例如， 預(yù)見性的例子)而顯示了本發(fā)明諸多方案。為了便于下面的討論，對于具有與圖1類似的折射率分布的可比較的和具有創(chuàng)造力的例子，中間包層被認(rèn)為是第一中間包層。表1 (在下面)表現(xiàn)了 11個光纖例子的折射率分布。表1的第一列提供了對每一 個分布的參考符號。接下來的三列提供了中央纖芯的外半徑Α、第一中間包層的外半徑r2 和中央纖芯的外半徑與中間包層的外半徑的比率r2 r10接下來的兩列提供了埋入溝槽 的外半徑1~3和寬度w3。接下來的一列提供了可用的第二中間包層的外半徑r4，和接下來的 一列提供了外部包層的外半徑。之后，表1提供了，對于633nm的波長和關(guān)于外部包層的各個折射率差中間纖芯 Dn1 ；第一中間包層Dn2 ；埋入溝槽Dn3，和在可應(yīng)用場合的第二中間包層Dn4。為了完整性的 目的和進(jìn)一步解釋這里所使用的折射率差的意義，最后一列提供了外部包層關(guān)于其自身的 折射率差Dn5等于零。在表1中的值與上述光纖實例中的設(shè)定分布相符。如前所述，所制造的光纖典型 地?fù)碛猩晕⑵x于它們的設(shè)定分布(即，理論上的折射率分布)的折射率分布。表權(quán)利要求
1.一種非零色散位移光纖，包括具有外半徑A和關(guān)于外部包層的最大折射率差Dn1的中央纖芯；位于所述中央纖芯和所述外部包層之間的第一中間包層，所述第一中間包層具有外半 徑r2和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn2 ；和位于所述第一中間包層和所述外部包層之間的埋入溝槽，所述埋入溝槽具有外半徑 r3、寬度W3和關(guān)于所述外部包層的負(fù)折射率差Dn3 ；其中，對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示的彎曲損耗低于0. 5dB/100圈；其中光纖的22米電纜截止波長(22m-λ J大約為1150nm或更??；和其中光纖的有效2米光纖截止波長Om-Xeeff)大約為1150nm或更小。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，光纖展示 的彎曲損耗低于0. 5dB/100圈，優(yōu)選地低于0. ldB/100圈，更優(yōu)選地低于0. 05dB/100圈。
3.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中，對于在波長1550nm處的30mm的曲率半徑， 光纖展示的彎曲損耗低于0. OldB/lOO圈，優(yōu)選地低于0. 005dB/100圈。
4.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中，對于在波長1550nm處的25mm的曲率半徑， 光纖展示的彎曲損耗低于0. 5dB/100圈。
5.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中，在波長1550nm處，光纖的有效面積為 55 μ m2或者更大。
6.如以上任一權(quán)利要求所述光纖，其中，在波長1550nm處，光纖展示的色散在大約 3ps/(nm · km)到 14ps/(nm · km)之間，優(yōu)選地在大約 4ps/(nm · km)到 12ps/(nm · km)之 間。
7.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中，在波長1550nm處，光纖展示的色散斜率為 大約0. 060ps/(nm2 · km)或者更小。
8.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述中央纖芯具有階躍型折射率分布。
9.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述中央纖芯的外半徑T1在大約2.5微米到 3. 5微米之間。
10.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述第一中間包層的外半徑r2與所述中央 纖芯的外半徑T1的比率r2 巧在大約4. 5到7. 5之間。
11.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述埋入溝槽的寬度W3在大約0.5微米到 3微米之間。
12.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述埋入溝槽的外半徑r3小于19微米。
13.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述中央纖芯的最大的折射率差Dn1在大約 6Χ1(Γ3 至Ij 9Χ1(Γ3 之間。
14.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述第一中間包層的折射率差Dn2在大 約-1Χ1(Γ3 到 1Χ1(Γ3 之間。
15.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述埋入溝槽的折射率差Dn3在大 約-13 X 1(Γ3 至Ij -3 X 1(Γ3 之間。
16.如以上任一權(quán)利要求所述的光纖，其包括位于所述埋入溝槽和所述外部包層之間 的第二中間包層，所述第二中間包層具有外半徑r4和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn4。
17.如權(quán)利要求16所述的光纖，其中所述中央纖芯基本上由純硅石構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求16-17中任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述第二中間包層的折射率 差Dn4在大約-9 X 10_3到-6 X 10_3之間。
19.如權(quán)利要求16-18中任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述中央纖芯的最大的折射 率差Dn1與所述第二中間包層的折射率差Dn4之間的差Dn1-Dn4在大約6 X 10_3到9 X 10_3之 間。
20.如權(quán)利要求16-19中任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述第一中間包層的折射率 差Dn2與所述第二中間包層的折射率差Dn4之間的差Dn2-Dn4在大約-1 X 10_3到1 X 10_2之 間。
21.如權(quán)利要求16-20中任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述埋入溝槽的折射率差Dn3 與所述第二中間包層的折射率差Dn4之間的差Dn3-Dn4在大約-13X 10_3到-3X 10_3之間。
22.如權(quán)利要求16-21中任一權(quán)利要求所述的光纖，其中所述第二中間包層的外半徑 r4為大約41微米或者更小，優(yōu)選為大約37微米或者更小。
23.如權(quán)利要求16-22中任一權(quán)利要求所述的光纖，其中，在波長1550nm處，光纖展示 的衰減為大約0. 190dB/km或者更小，優(yōu)選地為大約0. 180dB/km或更小。
全文摘要
一種非零色散位移光纖(NZDSF)，包括中央纖芯、內(nèi)部包層和外部包層。所述中央纖芯具有外半徑r1和關(guān)于外部包層的最大折射率差Dn1。所述內(nèi)部包層包括第一中間包層和埋入溝槽。所述第一中間包層具有外半徑r2和關(guān)于所述外部包層的折射率差Dn2。所述埋入溝槽具有外半徑r3、寬度w3和關(guān)于所述外部包層的負(fù)折射率差Dn3。在某些實施例中，內(nèi)部包層包括第二中間包層，其具有外半徑r4和關(guān)于外部包層的折射率差Dn4。對于在波長1625nm處的30mm的曲率半徑，該光纖典型地展示低于0.5dB/100圈或者更小的彎曲損耗；該光纖的22米電纜截止波長(22m-λcc)和有效2米光纖截止波長(2m-λceff)典型地小于1150nm。
文檔編號G02B6/036GK102141648SQ20111003482
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者M·比戈-阿斯特呂克, 皮埃爾·西亞爾 申請人:德雷卡通信技術(shù)公司