專利名稱：適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光通信技術(shù)，涉及一種為大容量、超高速率、長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的非零色散位移單模光纖。該光纖具有大的模場(chǎng)分布(有效面積)，增大的色度色散(正值或負(fù)值)和較低的色散斜率，低損耗，同時(shí)具有偏振模色散低和優(yōu)異的抗彎曲性能，與光纖熔接時(shí)具有低熔接損耗等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于大容量、超高速率、長(zhǎng)距離的密集波分復(fù)用DWDM系統(tǒng)傳輸時(shí)，大的有效面積和增大的色散值有利于減少非線性效應(yīng)，低的色散斜率有利于對(duì)色散進(jìn)行全面的管理，可靈活部署光纖鏈路，滿足C+L與S+C+L波段的長(zhǎng)距離的傳輸。
背景技術(shù)：
隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，特別是光纖放大器和波分復(fù)用技術(shù)的成熟應(yīng)用，制約光纖通信的已經(jīng)不再是光纖的損耗。語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等IP業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，迫切需求高速超大容量和更高性價(jià)比的光網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上考慮，提高單信道傳輸速率與信道容量的密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)是光傳輸領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢(shì)。制約光纖傳輸容量和距離的主要因素有非線性效應(yīng)、色散和光信噪比(光信噪比的英文簡(jiǎn)稱為0SNR)。近年來(lái)，單波道 40Gbit/s的規(guī)?；虡I(yè)部署和lOOGbit/s的研究開(kāi)發(fā)成為熱點(diǎn)，對(duì)傳輸光纖的特性和發(fā)展提出新的需求。在DWDM系統(tǒng)中，隨著傳輸速率和容量的增加，波長(zhǎng)間隔隨之不斷減少，各波長(zhǎng)之間的光非線性效應(yīng)(包括四波混頻、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制等)日益突出，限制了光信號(hào)傳輸?shù)娜萘颗c距離。系統(tǒng)要求的光信噪比隨著單信道速率提高而成正比增加，因此要求更高的光信號(hào)功率，這更加劇傳輸光纖的非線性效應(yīng)。而由于波分復(fù)用信道波段的擴(kuò)展，色散斜率造成長(zhǎng)、短波長(zhǎng)邊緣信道的色散積累不平衡，如果這種色散積累不平衡得不到很好的補(bǔ)償，會(huì)顯著縮短系統(tǒng)的再生中繼距離，高的色散斜率使得色散管理更加復(fù)雜，增加了系統(tǒng)色散補(bǔ)償成本。如對(duì)于40Gbit/s系統(tǒng)，每個(gè)信道的帶寬達(dá)到80GHz近0. 8nm,色散斜率對(duì)每個(gè)信道內(nèi)各頻率分量的影響變得顯著，要求接近100%的色散斜率補(bǔ)償效率，對(duì)于現(xiàn)在成熟實(shí)用的補(bǔ)償技術(shù)而言增加了難度，光纖的相對(duì)色散斜率(英文簡(jiǎn)稱RDS)越大，實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償?shù)碾y度越大，為此要求光纖的相對(duì)色散斜率盡量小，其最有效的方法是降低色散斜率，或增大色度色散。而迅猛發(fā)展中的lOOGbit/s技術(shù)，對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求更加苛刻，盡管許多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，以抵抗色度色散、偏振模色散、非線性效應(yīng)等傳輸損傷，提高信號(hào)的頻譜效率， 但是這些技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)的整體成本高。綜合而言，超高速長(zhǎng)距離通信對(duì)光纖的性能， 尤其有效面積，色散，損耗等提出了新的要求，解決這些問(wèn)題的有效途徑之一就是不斷創(chuàng)新光纖的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，開(kāi)發(fā)具有低非線性效應(yīng)和色散優(yōu)化的新光纖。非零色散位移光纖(G. 655和G. 656光纖)是適用于DWDM傳輸技術(shù)而發(fā)展的光纖，不但適合40 Gbit/s傳輸系統(tǒng)，而且可進(jìn)行新一代100 Gbit/s光網(wǎng)絡(luò)的部署，具有廣泛應(yīng)用。在非零色散位移光纖產(chǎn)品規(guī)范中，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)制定了嚴(yán)格的G. 655D/ E和G. 656標(biāo)準(zhǔn)。目前已經(jīng)公布了一系列的相關(guān)類(lèi)型光纖的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)專利(申請(qǐng))方案。 適用于C+L波段的光纖，如98121639. 0號(hào)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)為CN1220402A)公布的一種大有效面積非零色散位移光纖和制造方法，其典型色散斜率為0. 09ps/ (nm2 · km), 有效面積在80um2以上；如專利號(hào)為03125210. 9、授權(quán)公告號(hào)為CN1219227C的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)的一種正色散的非零色散位移光纖，設(shè)計(jì)8個(gè)纖芯分層，1550nm色散斜率減小到 0. 085ps/ (nm2 · km)，有效面積調(diào)整為70um2以上；如00806764. 3號(hào)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)為CN1348548A)公布的中心凹陷纖芯結(jié)構(gòu)的光纖，光纖有效面積約70um2，色散斜率為 0. 09-0. 08ps/(nm2 .km);等等。其它光纖的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)專利(申請(qǐng))方案，US2002/0154876A1 號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公布的一種拋物線分布纖芯結(jié)構(gòu)光纖，有效面積大于90 um2，但是1550nm 的色散過(guò)大，為14-20 ps/ (nm · km)；美國(guó)US6459839B1號(hào)專利公布的具有梯形和纖芯凹陷的大有效面積光纖，有效面積達(dá)100 um2以上，色散斜率為0. 08 ；美國(guó)US6396987B1號(hào)專利公布的一種光纖，光纖芯層折射率采用梯形和中心下陷階躍型的分布，其色散斜率小于0. 07ps/ (nm2 · km)，但有效面積達(dá)只到60um2 ；中國(guó)00802639. 4號(hào)專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)為 CN1337010A)公布的一種階躍型折射率分布光纖，色散斜率約0. 09ps/ (nm2 · km), 1550nm 的色散在7 — 15 ps/(nm*km)，有效面積達(dá)到60_150um2 ；中國(guó)03119080. 4號(hào)專利申請(qǐng)(公開(kāi)號(hào)為CN1450369A)公布的中芯下陷環(huán)形纖芯結(jié)構(gòu)的光纖，光纖有效面積大于95 um2，色散斜率小于0. 065ps/ (nm2 · km)；均可用于S+C+L波段，但是光纖的熔接附加損耗高?，F(xiàn)在大多數(shù)符合ITU-T規(guī)范的大有效面積G. 655光纖中，色散斜率還是偏大，或者色散偏小，或者結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，不利于系統(tǒng)色散管理與光纖部署，以及光纖生產(chǎn)工藝控制。 對(duì)于寬工作波長(zhǎng)的傳輸系統(tǒng)，色散斜率偏大的直接危害就是造成長(zhǎng)、短波長(zhǎng)邊帶波長(zhǎng)的色散差異大，傳輸波長(zhǎng)范圍越寬，這種色散差異越大，色散補(bǔ)償難度和成本越大，尤其40Gbit/ s以及更高速率的傳輸系統(tǒng)，要求嚴(yán)格精確色散管理，其影響就成為很大的問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中需要更復(fù)雜的光纖鏈路設(shè)計(jì)與色散管理技術(shù)，增加了系統(tǒng)成本，不符合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的利益選擇。因此，為了充分利用光纖的帶寬資源、增大通信容量，并且適應(yīng)新一代100 Gb/s 技術(shù)的應(yīng)用和光網(wǎng)絡(luò)部署，在光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)保持大有效面積特性的同時(shí)，增大色度色散并減小色散斜率，而且降低傳輸損耗。但是折射率隨著波長(zhǎng)變化而變化，色散對(duì)波長(zhǎng)具有依賴性，有效面積和色散斜率相互制約，光纖設(shè)計(jì)因此變得困難，需要對(duì)各種特性平衡給予考慮。在實(shí)際長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)部署方案中，通常采用光纖混合鏈路結(jié)構(gòu)，即將不同光纖特性的連接形成通信鏈路，以減少通信器件和成本。非零色散位移光纖比標(biāo)準(zhǔn)單模光纖折射率分布更復(fù)雜，將各種不同類(lèi)型的光纖熔接在一起時(shí)，因?yàn)楸舜说哪ｉL(zhǎng)直徑和光纖幾何參數(shù)等差異，往往導(dǎo)致反射增大，附加損耗增加，鏈路越長(zhǎng)接點(diǎn)越多，累積的負(fù)效應(yīng)越大，嚴(yán)重的可能造成不可接受的誤碼率。因此光纖的熔接特性是不容忽視的問(wèn)題，需要考慮措施改善光纖的熔接性能，降低熔接損耗對(duì)傳輸系統(tǒng)的有害作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，即具有大的有效面積、增大的色散(包括正值和負(fù)值)和較低的色散斜率，從而能有效解決影響高速通信的非線性問(wèn)題和偏振模色散問(wèn)題，減少系統(tǒng)的色散管理成本，而且光纖的特性符合國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)的多個(gè)產(chǎn)品規(guī)范，具有低的熔接損耗，以便按照不同的傳輸系統(tǒng)的需要(如傳輸容量、速率、距離)，靈活設(shè)計(jì)光纖鏈路。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其折射率剖面自中心向外包括六個(gè)連續(xù)的具有不同折射率分布的結(jié)構(gòu)層，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的折射率分布隨半徑變化，從中心向外的分布依次為
權(quán)利要求
1.適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其折射率剖面自中心向外包括六個(gè)連續(xù)的具有不同折射率分布的結(jié)構(gòu)層，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的折射率分布隨半徑變化，從中心向外的分布依次為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為值；從RjljR2為第二芯層；Δ = \嚴(yán)，n2m為第二層折射率的最小值，n2為第二層折射率的最大值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為零色散波長(zhǎng)為1613. 1 nm ；有效面積為72. 1 um2 ；·1550nm 的色散為-6. 26 ps/ (nm · km)；·1550nm的模場(chǎng)直徑為9. 67 um ；相對(duì)色散斜率為-0. 0133 ηπΓ1 ；·1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為Δ1=0. 40%, Δ2=0. 35%, Δ=0. 49%, α =1. 1 ； Δ3=-0. 48%, Δ4=0. 34%, Δ 5=-0. 17% Δ 6=0I r I ^ 3. 5um ；·3.5um < I r | ^ 4. Ium ； ·4.Ium < I r I 7um ；·5.7um < I r I 3um ；·8.3um < I r I 3um ；·9.3um < I r I <62. 5um ；·1550nm 色散斜率為 0. 05 ps/ (nm2 · km)；零色散波長(zhǎng)為1434 nm ；有效面積為72 um2 ；·1550nm 的色散為 5. 68 ps/ (nm · km)；·1550nm的模場(chǎng)直徑為9. 60 um ；相對(duì)色散斜率為0. 0088 ηπΓ1 ；·1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為r I ( 2. 7um ； 2. 7um < I r I 9um ；·3. 9 um < I r I 5um ； 5. 5 um < I r I Ium ； 8. 1 um < |r I ( 9. Ium ； 9.1 um < I r | 彡 62. 5um ；Δ1=0. 42%, Δ2=0. 38%, Δ=0. 50%, α =1. 4 ； Δ 3=-0. 17%, Δ4=0. 21%, Δ 5=-0. 20% Δ 6=0·1550nm 色散斜率為 0. 0667 ps/ (nm2 · km)；零色散波長(zhǎng)為1430 nm ；有效面積為72 um2 ；·1550nm 的色散為 7. 81 ps/ (nm · km)；·1550nm的模場(chǎng)直徑為9. 59 um ；相對(duì)色散斜率為0. 00853歷1 ；·1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，其特征是所述六個(gè)結(jié)構(gòu)層的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)為.1550nm 色散斜率為 0. 0675ps/ (nm2 · km)；零色散波長(zhǎng)為1442nm ；有效面積為72 um2 ；.1550nm 的色散為 7. 19 ps/ (nm · km)；.1550nm的模場(chǎng)直徑為9. 62 um ；相對(duì)色散斜率為0. 00939 ηπΓ1 ；.1550 的損耗彡 0. 21 dB/km。Δ1=0. 42%, Δ2=0. 07%,I r I ^ 3. Oum ； 3. Oum < I r I 9um ；Δ=0. 228%, α =20 ；Δ 3=-0. 17%, Δ4=0. 21%, Δ 5=-0. 20% Δ 6=0，.3. 9um < I r I 5um ； 5. 5um < I r I Ium ； 8. Ium < r ( 9. Ium ； 9. Ium < r 彡 62. 5um ；
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于超高速長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的色散優(yōu)化單模光纖，屬于光通信技術(shù)，其折射率剖面自中心向外包括六個(gè)連續(xù)的具有不同折射率分布的結(jié)構(gòu)層，其折射率分布隨半徑變化，從中心向外的分布依次為Δ1，|r|≤R1；，R1＜|r|≤R2；Δ3，R2＜|r|≤R3；Δ4，R3＜|r|≤R4；Δ5，R4＜|r|≤R5；0，R5＜|r|≤R6；其中，r為半徑，Ri代表所在結(jié)構(gòu)層的最大半徑，i=1～6，Δi為第i層折射率的最大值對(duì)最外層折射率的增量,Δ(r)和Δ為第二層的r位置和折射率最小值以最大值為參考的相對(duì)折射率,α為分布因子，α＞0。其應(yīng)用于大容量、超高速率、長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)時(shí)可以靈活部署光纖鏈路，能有效解決影響超高速通信的非線性問(wèn)題，減少系統(tǒng)的色散管理成本，并且具有低的熔接損耗。
文檔編號(hào)G02B6/02GK102200610SQ20111014023
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者吳金東, 吳雯雯, 孫可元, 李慶國(guó), 李強(qiáng) 申請(qǐng)人:成都富通光通信技術(shù)有限公司