專利名稱：一種具有大有效面積的單模光纖的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖傳輸領域，具體的涉及一種具有大有效面積的用于光傳輸線路的單模光纖。
背景技術：
隨著光纖傳輸技術的不斷發(fā)展，摻鉺光纖放大器(EDFA)的開發(fā)和波分復用技術(WDM)技術在90年代中期得到應用。在WDM設備系統(tǒng)中，由于使用合波器、分波器的插入損耗較大，往往采用EDFA進行放大補償。但是，在放大光功率的同時，也使光纖中的非線性效應大大增加。光非線性效應包括四波混頻、自相位調(diào)制及交叉相位調(diào)制等，該效應限制了光傳輸?shù)娜萘颗c距離。所以，在大容量、高速率的傳輸系統(tǒng)中，對于傳輸光纖的性能提出了更高的要求，通過光纖性能的改進可以達到降低非線性效應的目的。當采用高功率密度系統(tǒng)時，非線性系數(shù)是用于評估非線性效應造成的系統(tǒng)性能優(yōu) 劣的參數(shù)，其定義為n2/Arff。其中，n2是傳輸光纖的非線性折射指數(shù)，Arff是傳輸光纖的有效面積。增加傳輸光纖的有效面積，能夠降低光纖中的非線性效應。目前，用于陸地傳輸系統(tǒng)線路的普通單模光纖，其有效面積僅約SOum2左右。而在陸地長距離傳輸系統(tǒng)中，對光纖的有效面積要求更高，一般的有效面積在IOOum2以上。為了降低鋪設成本，盡可能的減少中繼器的使用，在無中繼傳輸系統(tǒng)，如海底傳輸系統(tǒng)，傳輸光纖的有效面積最好在130um2以上。然而，目前大有效面積光纖的折射率剖面的設計中，往往通過增大用于傳輸光信號的光學芯層的直徑來獲得大的有效面積。該類方案存在著一定的設計難點。一方面，光纖的芯層和靠近它的包層主要決定光纖的基本性能，并在光纖制造的成本中占據(jù)較大的比重，如果設計的徑向尺寸過大，必然會提高光纖的制造成本，抬高光纖價格，將成為此類光纖普遍應用的障礙。另一方面，相比普通單模光纖，光纖有效面積的增大，會帶來光纖其它一些參數(shù)的惡化比如，光纖截止波長會增大，如果截止波長過大則難以保證光纖在傳輸波段中光信號的單模狀態(tài)；此外，光纖折射率剖面如果設計不當，還會導致彎曲性能、色散等參數(shù)的惡化。在光纖剖面靠近光傳輸?shù)男?包層外，沉積具有更深摻雜的所謂下陷包層也是一種改善光纖彎曲性能的常見手段。如，美國發(fā)明專利US 4，852，968提出了一種具有一個或多個下陷包層的光纖折射率剖面結(jié)構(gòu)，并且描述了這種結(jié)構(gòu)對光纖零色散波長、色散等光學參數(shù)的影響。但是該文獻并沒有提到該結(jié)構(gòu)對于截止波長的影響。也許是光纖折射率剖面的設計的不理想，該發(fā)明沒有獲得令人滿意的大有效面積。在該發(fā)明所舉實施例中，提及到的最大模場半徑僅為4. 69um,以該值推斷其光纖有效面積應該在80um2以內(nèi)。文獻CN101281275 B也提出了一種帶有下陷包層的光纖，其光纖的有效面積可以達到120 um2以上，并且其彎曲損耗性能得到了較好的控制。但是，其所列舉的實施例的下陷包層外徑r3最小為14. 3um，且在此條件下的有效面積只有125um2。該發(fā)明列舉的另一些實施例中，當有效面積升至130 um2以上后，其r3增大至15. 5 um以上。該趨勢表明在該發(fā)明提出的方案中，如果要獲得相對大的有效面積，會帶來較大的下陷包層外徑，這樣會造成光纖制造成本的提聞。
文獻CN10232392 A描述了一種具有更大有效面積的光纖。該發(fā)明所述光纖的有效面積雖然達到了 150 um2以上，但卻是通過犧牲了截止波長的性能指標實現(xiàn)的。其允許光纜截止波長在1450nm以上，在其所述實施例中，成纜截止波長甚至達到了 1800nm以上。在實際應用當中，過高的截止波長難以保證光纖在應用波段中得到截止，便無法保證光信號在傳輸時呈單模狀態(tài)。因此，該類光纖在應用中可能面臨一系列實際問題。此外，該發(fā)明所列舉的實施例中，下陷包層外徑1~3最小為16. 3um，同樣有所偏大。該發(fā)明沒有能夠在光纖參數(shù)(如，有效面積、截止波長等)和光纖制造成本中得到最優(yōu)組合。
以下為本發(fā)明中涉及的一些術語的定義和說明
相對折射率差折射率差M:
從光纖纖芯軸線開始算起，根據(jù)折射率的變化，定義為最靠近軸線的那層為纖芯層，光纖的最外層即純二氧化硅層定義為光纖外包層。從纖芯層到光纖外包層依次為第一纖芯分層，第二纖芯分層，以此類推。光纖各層相對折射_ Anf由以下方程式定義，
權利要求
1.一種具有大有效面積的單模光纖，包括纖芯層和外包層，其特征在于在纖芯層外包覆中間包層，中間包層外設置下陷包層；所述的纖芯層半徑A為5unT8um，相對折射率差私h為0. 199TO. 28% ;所述的中間包層單邊徑向?qū)挾?r2-ri)為2. 5unT5um，相對折射率差Ah2為-0. 159TO. 15% ;所述的下陷包層單邊徑向?qū)挾?r3_r2)為I. 5unT3. 5um，相對折射率差 An3 范圍為-I. 5% _0. 4%。
2.按權利要求I所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述的外包層為純二氧化硅層。
3.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述的纖芯層半徑 T1 為 5. 5um 7. 5um。
4.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述的中間包層單邊徑向?qū)挾?r2-ri)為2. 5unT4. 5um，相對折射率差為-0. 1090). 15%。
5.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在1550nm波長的有效面積為110um2 130um2，或為130um2 160um2。
6.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖的成纜截止波長等于或小于1530nm。
7.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在波長1550nm處的色散等于或小于22ps/nm*km，在波長1550nm處的色散斜率等于或小于0.070ps/nm2*km。
8.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在波長1550nm處的衰耗等于或小于0. 185dB/km。
9.按權利要求I或2所述的具有大有效面積的單模光纖，其特征在于所述光纖在波長1625nm處對于30 mm的彎曲半徑，彎曲損耗等于或小于0. 05dB。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有大有效面積的用于光傳輸線路的單模光纖。包括纖芯層和外包層，其特征在于在纖芯層外包覆中間包層，中間包層外設置下陷包層；所述的纖芯層半徑r1為5um~8um，相對折射率差為0.19%~0.28%；所述的中間包層單邊徑向?qū)挾葹?.5um~5um，相對折射率差為-0.15%~0.15%；所述的下陷包層單邊徑向?qū)挾葹?.5um~3.5um，相對折射率差范圍為-1.5%~-0.4%。本發(fā)明通過對光纖各纖芯層剖面的合理設計，使光纖具有等于或大于110um2的有效面積，能夠有效降低傳輸光纖中的非線性效應。本發(fā)明的截止波長、彎曲損耗、色散等綜合性能參數(shù)在應用波段良好；通過合理控制了光纖沉積層的外徑尺寸，有效降低了光纖的制造成本，在光纖制造成本和光纖性能參數(shù)兩方面有較好的平衡。
文檔編號G02B6/036GK102768383SQ20121026946
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權日2012年8月1日
發(fā)明者周紅燕, 孫夢珣, 王潤涵, 龍勝亞 申請人:長飛光纖光纜有限公司