專利名稱：：具有分布式放大的色散控制光學(xué)波導(dǎo)和系統(tǒng)的制作方法本申請(qǐng)主張1998年5月1日提交的60/083,980美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。波分復(fù)用通過(guò)在單個(gè)纖維上復(fù)用幾個(gè)信道，每個(gè)信道在不同波長(zhǎng)上工作，而增大在光學(xué)波導(dǎo)纖維上的數(shù)據(jù)傳輸率。四波混合是波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中信道之間非線性相互作用，四波混合嚴(yán)重地影響著纖維的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作特性。人們所關(guān)心的是能夠基本上消除四波混合的波導(dǎo)設(shè)計(jì)。為了基本上消除四波混合，波導(dǎo)纖維應(yīng)當(dāng)不在其零總色散附近工作，因?yàn)楫?dāng)總色散的絕對(duì)幅度低，即小于0.5ps/nm-km時(shí)會(huì)發(fā)生顯著的四波混合。另一方面，由于非零總色散，波長(zhǎng)遠(yuǎn)離波導(dǎo)零總色散的信號(hào)被劣化。正如這里使用的，術(shù)語(yǔ)總色散意指材料色散和波導(dǎo)色散之和。為克服這一進(jìn)退兩難局面而提出的一種策略是在現(xiàn)有單模纖維系統(tǒng)中加入適當(dāng)放置的色散補(bǔ)償波導(dǎo)纖維長(zhǎng)度，其中一些在工作波長(zhǎng)范圍上具有正總色散，一些具有負(fù)總色散。如果對(duì)于所有光纜段的色散的長(zhǎng)度加權(quán)平均接近于零，那么再生器間隔和系統(tǒng)長(zhǎng)度能夠是大的。然而，信號(hào)基本上避免通過(guò)色散接近于零的波導(dǎo)長(zhǎng)度，所以大大減小了四波混合。這一策略(它采用離散的各個(gè)長(zhǎng)度的色散補(bǔ)償纖維)的問(wèn)題是，再生器之間的每個(gè)鏈路必須定制，以給出所需的色散長(zhǎng)度加權(quán)平均。從光纜廠到安裝地維持光纜色散一致是一項(xiàng)不希望有的附加任務(wù)以及誤差的來(lái)源。此外，不僅需要提供適當(dāng)?shù)纳ⅲ倚枰峁┻m當(dāng)長(zhǎng)度的具有色散的光纜，增加制造的難度以及導(dǎo)致系統(tǒng)成本的增加。當(dāng)考慮到替換光纜可能需要隨機(jī)長(zhǎng)度和色散會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題。另外，對(duì)帶寬的穩(wěn)定增加要求最終將約束色散補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)纖維系統(tǒng)的能力。授予Fangmann等人的美國(guó)專利5,611,016揭示了具有一個(gè)或多個(gè)光纖的色散平衡光纜，該光纜包括在傳輸波長(zhǎng)上具有正色散的第一光纖和具有負(fù)色散的第二光纖。然而，這一方法都存在上述的對(duì)于把色散補(bǔ)償纖維插入到標(biāo)準(zhǔn)單模系統(tǒng)中一些同樣問(wèn)題。此外，美國(guó)專利5,611,016中的方法需要把分別的正色散纖維與負(fù)色散纖維絞接在一起，引出絞接損失。1996年1月11日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)08/584,868(作為美國(guó)專利XX頒布)建議通過(guò)使得各個(gè)纖維為一個(gè)自含色散控制系統(tǒng)而克服這些問(wèn)題，該專利申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容引作參考?？偵⒌囊?guī)定(即預(yù)選)長(zhǎng)度加權(quán)平均(即總色散乘積)設(shè)計(jì)到每個(gè)波導(dǎo)纖維中。因此，光纜波導(dǎo)纖維全部具有基本相同色散乘積特性，不需要把特定一組光纜指定給系統(tǒng)的特定部分。在多波長(zhǎng)WDM系統(tǒng)的不歸零(NRZ)系統(tǒng)中以及高比特率多波長(zhǎng)孤立子系統(tǒng)中可以使用這些色散控制纖維。在色散平坦化纖維中孤立子傳輸在授予Evans等人的美國(guó)專利5,579,428中作了描述，該專利的內(nèi)容引作參考。然而，這種孤立子系統(tǒng)帶來(lái)對(duì)纖維和系統(tǒng)的附加要求。例如，對(duì)于具有離散的集總放大器的高比特率孤立子系統(tǒng)，放大器間隔變得太小而不實(shí)際。在標(biāo)準(zhǔn)單模纖維系統(tǒng)中已經(jīng)考慮分布纖維放大器來(lái)解決與集總放大器間隔有關(guān)的上述問(wèn)題，以及還改善光波傳輸系統(tǒng)中的信噪比。分布纖維放大器通過(guò)受激喇曼散射或者通過(guò)諸如Er3+的纖維摻雜物提供增益。美國(guó)專利5,058,974揭示一種分布式放大方案，其中在長(zhǎng)光纖長(zhǎng)度的纖芯區(qū)中基本上含有稀釋濃度的稀土摻雜物，位于摻雜纖維一端或兩端的相應(yīng)泵信號(hào)發(fā)生器具有適當(dāng)波長(zhǎng)和功率，通過(guò)喇曼效應(yīng)和來(lái)自稀土摻雜物的受激輻射二者引起光學(xué)信號(hào)的放大。美國(guó)專利5,058,974中所揭示的纖維的一個(gè)缺點(diǎn)是，在纖維的纖芯中引入摻雜物要求摻雜物濃度低，這可能難以控制。摻鉺的分布式放大器和制造這種放大器的方法在B.JamesAinslie，“光學(xué)放大器的摻鉺纖維的制備和特性的概述”，光波技術(shù)雜志，Vol.9,No.2,199年2月的文獻(xiàn)中作了描述。然而，標(biāo)準(zhǔn)單模纖維中分布式放大的一個(gè)缺點(diǎn)是，需要在約1530-1550nm范圍上為零或接近零色散而最佳化的單個(gè)折射率分布。由于這種設(shè)計(jì)的模場(chǎng)直徑和有效面積較小，靠近纖維中心的摻雜物濃度非常低，約在百萬(wàn)分之幾通常是較佳的。這么低的摻雜濃度是難以控制的。此外，為了增益平坦化將鋁增加到這種設(shè)計(jì)的中心會(huì)帶來(lái)高損失。存在對(duì)作為自含色散控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的幺正波導(dǎo)纖維和系統(tǒng)的獨(dú)特需要，該系統(tǒng)加入分布式放大。色散控制纖維是利用稀土摻雜物的分布式放大的優(yōu)良主纖維，因?yàn)檫@種纖維(它通常包括具有幾個(gè)環(huán)形芯區(qū)的分段纖芯設(shè)計(jì))提供不同徑向位置放置摻雜物。這種纖維和系統(tǒng)不僅補(bǔ)償諸如四波混合的色散和非線性效應(yīng)，而且通過(guò)內(nèi)建放大還補(bǔ)償損失和改善傳輸。這種纖維和系統(tǒng)滿足在新纖維系統(tǒng)上更大信息攜載量的要求。在一個(gè)具體實(shí)施例中，波導(dǎo)纖維是由亞長(zhǎng)度li和lj，任選地由亞長(zhǎng)度lt組成，所有l(wèi)i、所有l(wèi)j和所有任選lt亞長(zhǎng)度之和等于波導(dǎo)纖維長(zhǎng)度。亞長(zhǎng)度li由段dli組成，每個(gè)dli具有總色散Di，它位于預(yù)選符號(hào)的第一范圍值中，亞長(zhǎng)度li的色散乘積是由乘積Di*dli之和表征的。亞長(zhǎng)度lj由段dlj組成，每個(gè)dli具有總色散Dj，它位于其符號(hào)與Di符號(hào)相反的第二范圍值中，亞長(zhǎng)度lj的色散乘積是由乘積Dj*dlj之和表征的。因此，如果亞長(zhǎng)度li的色散乘積是正的，那么亞長(zhǎng)度lj的色散乘積則是負(fù)的。任選亞長(zhǎng)度lt是過(guò)渡亞長(zhǎng)度，在其上總色散從第一色散值范圍中的一個(gè)值變?yōu)榈诙⒅捣秶械囊粋€(gè)值，例如，從正變到負(fù)或從負(fù)變到正。將會(huì)理解，過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt可以小于約0.1km，可以簡(jiǎn)單地包括亞長(zhǎng)度li與亞長(zhǎng)度lj之間的區(qū)域，在其上總色散從正變?yōu)樨?fù)。另一方面，過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt可以是具體置于li與lj之間的一段纖維，以提供更長(zhǎng)的區(qū)域，在其上總色散從正變?yōu)樨?fù)。根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)定波長(zhǎng)范圍R上，所有乘積dli*Di和dlj*Dj的代數(shù)和的絕對(duì)值大于預(yù)選值。亞長(zhǎng)度li、lj和lt中至少有一個(gè)包含稀釋濃度的稀土摻雜離子，通過(guò)受激輻射或者針對(duì)有效分布喇曼放大而最佳化的這些亞長(zhǎng)度中的至少一個(gè)足以提供分布式放大。另外，纖維長(zhǎng)度可以包括一些含有稀釋濃度的稀土摻雜物的亞長(zhǎng)度和一些為分布喇曼放大最佳化的亞長(zhǎng)度。在通過(guò)稀土摻雜提供放大的實(shí)施例中，稀土摻雜物的至少約50ppm的濃度才足以提供放大。正如這里采用的，為分布式放大系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的纖維是指或是通過(guò)喇曼效應(yīng)或是通過(guò)稀土摻雜物的受激輻射提供對(duì)發(fā)射信號(hào)的放大而設(shè)計(jì)的纖維。根據(jù)本發(fā)明，在為分布式放大系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的幺正纖維中，纖維中的所有亞長(zhǎng)度不需要為放大而設(shè)計(jì)。而是，可以設(shè)計(jì)正色散亞長(zhǎng)度、負(fù)色散亞長(zhǎng)度、過(guò)渡亞長(zhǎng)度、或者這些亞長(zhǎng)度的組合，以提供對(duì)傳輸信號(hào)的放大。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，稀土摻雜離子包括鉺。根據(jù)另一實(shí)施例，所示摻雜離子的濃度在所述波導(dǎo)纖維的長(zhǎng)度上基本上均勻的。在本發(fā)明的另一方面中，亞長(zhǎng)度li、lj和lt中只有一個(gè)包含所述稀土摻雜離子。在又一個(gè)方面中，亞長(zhǎng)度li的折射率分布不同于亞長(zhǎng)度lj的折射率分布，摻雜離子在亞長(zhǎng)度li中的徑向位置不同于摻雜離子在亞長(zhǎng)度lj中的徑向位置。根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明的色散控制纖維可以為在利用孤立子信號(hào)脈沖的電信系統(tǒng)中使用而設(shè)計(jì)。在纖維是為傳輸孤立子脈沖而設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例中，摻雜離子的刺激引起對(duì)所述信號(hào)脈沖的放大，以致于控制所述信號(hào)脈沖的峰值強(qiáng)度，減弱或增強(qiáng)脈沖寬度的振蕩。本發(fā)明還包括在第一波長(zhǎng)上發(fā)送第一光波信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括本發(fā)明的色散控制纖維和在第二波長(zhǎng)上的第一泵源，用于刺激摻雜離子在第一波長(zhǎng)上的輻射。在這個(gè)實(shí)施例中，第一泵源與所述光學(xué)波導(dǎo)纖維光學(xué)耦合。在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括在第三波長(zhǎng)上的第二泵源，用于刺激喇曼散射，第二泵源與所述光學(xué)波導(dǎo)纖維光學(xué)耦合。通過(guò)提供稀土放大和喇曼放大的組合，系統(tǒng)提供放大的擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍。在另一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施例中，色散控制纖維并不包含稀釋濃度的稀土摻雜離子，僅由喇曼效應(yīng)提供分布式放大。從上述概要內(nèi)容將明白幾個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于具有分布式放大的色散控制纖維，在相同纖維長(zhǎng)度內(nèi)可以利用具有不同折射率分布的不同波導(dǎo)設(shè)計(jì)，允許在使放大最佳化中增加自由度。例如，能夠在一端或兩端中以及在纖維內(nèi)不同徑向位置上進(jìn)行稀土摻雜。一些纖維設(shè)計(jì)則可能包括具有大有效面積的折射率分布，較佳地大于約50平方微米。諸如增益平坦化的放大參數(shù)的最佳化采用大有效面積設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閺睦w維的中心線起向外可以施放鋁，可能降低損失。此外，由于從纖維的中心線起向外可以進(jìn)行稀土摻雜，可以采用更高的摻雜物濃度，這將易于控制。正如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)纖維的“有效面積”是由方程式確定的Aeff=2π(∫E2rdr)2/(∫E4rdr),]]>這里積分極限為0到∞，r是發(fā)光區(qū)的半徑，E是與傳播光相關(guān)的電場(chǎng)。大的有效面積纖維設(shè)計(jì)和方法在美國(guó)專利5,684,909和5,715,346中作了揭示，這兩項(xiàng)專利引作參考。通常，這種纖維包括玻璃纖芯，它包括多個(gè)段，每個(gè)段由折射率分布、外徑和Δ％來(lái)表征，其中Δ％是百分比折射率變化，它等于[(n12-nc2)/2n12]×100，這里n1是纖芯折射率，nc是包層折射率。本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在接下來(lái)的描述中給出。應(yīng)當(dāng)理解，以上的一般描和以下的詳細(xì)描述是示例和示范性的，希望如權(quán)利要求書(shū)所述提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。包含附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，與以下的說(shuō)明結(jié)合在一起以提供本發(fā)明的特定說(shuō)明性實(shí)施例。在附圖中，在整個(gè)幾幅圖中相似的參考符號(hào)表示相似的元件。附圖簡(jiǎn)述圖1是說(shuō)明沿色散控制波導(dǎo)纖維長(zhǎng)度的交替正色散和負(fù)色散的圖。圖2是按照本發(fā)明的波導(dǎo)纖維一個(gè)周期的簡(jiǎn)化示意圖。圖2a和2b示出圖2中所示纖維的亞長(zhǎng)度的％Δ與半徑的圖。圖3a和3b分別示出色散與纖維長(zhǎng)度以及色散斜率與纖維長(zhǎng)度的圖。圖4a和4b是利用本發(fā)明波導(dǎo)纖維的示例系統(tǒng)的示意圖。圖5a和5b分別是在色散控制波導(dǎo)纖維中發(fā)送的孤立子信號(hào)的峰值脈沖功率與長(zhǎng)度以及脈沖寬度與長(zhǎng)度的圖。詳細(xì)描述現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)地作出參考，該實(shí)施例的例子示于附圖中。本發(fā)明組合了色散控制纖維的好處和單個(gè)纖維中分布式放大的好處。這種纖維的優(yōu)點(diǎn)包括降低由單個(gè)波長(zhǎng)上高色散造成的以及利用正和負(fù)色散部分的內(nèi)在色散補(bǔ)償?shù)乃牟ɑ旌?，任意改變色散斜率，而沒(méi)有任何損失或偏振模式色散。色散控制纖維段較佳地還包括內(nèi)在的大有效面積，以進(jìn)一步降低四波混合和其它非線性效應(yīng)。將分布式放大增加到本發(fā)明的色散控制纖維中提供了內(nèi)建放大的附加特征。本發(fā)明是指或是通過(guò)利用稀釋濃度的稀土摻雜物或是為有效分布喇曼放大最佳化的部分在信號(hào)傳輸系統(tǒng)中提供分布式放大而設(shè)計(jì)的波導(dǎo)纖維，其中在波導(dǎo)纖維長(zhǎng)度上控制以ps/km表示的總色散乘積。稀釋濃度能夠象約50ppm至100ppm那么低，但是通過(guò)系統(tǒng)模型化能夠確定合適的濃度。本發(fā)明還包括含有波導(dǎo)纖維的系統(tǒng)，其中分布式放大或是通過(guò)摻雜物的受激輻射、喇曼效應(yīng)或是二者的組合而提供。具有諸如鉺的稀土摻雜物的摻雜色散控制纖維給在色散控制纖維的交替變化部分中放置不同濃度的摻雜物提供了靈活性。利用色散控制纖維作為放大摻雜物的主體提供了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單模纖維的附加自由度，使放大最佳化?？刂泼總€(gè)纖維中的色散消除了需要選擇一組波導(dǎo)，當(dāng)采用離散的一段段色散漂移纖維時(shí)，當(dāng)它們接合在一起形成系統(tǒng)中一鏈路時(shí)產(chǎn)生基本為零色散。由于在各個(gè)波導(dǎo)纖維中控制總色散乘積，為形成一個(gè)系統(tǒng)而安裝的光纜在性能上基本上相同的，因此可互換。此外，通過(guò)獨(dú)立地設(shè)定摻雜物轉(zhuǎn)化水平、摻雜物濃度以及在波導(dǎo)纖維的每個(gè)亞長(zhǎng)度中的增益能夠使放大最佳化。圖1示出以ps/nm-km表示的對(duì)本發(fā)明波導(dǎo)纖維示范實(shí)施例的波導(dǎo)長(zhǎng)度的色散圖。圖中示出的總色散在正值2與負(fù)值4之間交替變化。盡管圖1示出顯示為負(fù)色散的多個(gè)亞長(zhǎng)度和顯示為正色散的多個(gè)亞長(zhǎng)度，但是只需要一個(gè)負(fù)色散亞長(zhǎng)度和一個(gè)正色散亞長(zhǎng)度。由線段6表示的總色散值的擴(kuò)散說(shuō)明總色散隨傳播光的波長(zhǎng)而變化。將會(huì)明白，由于本發(fā)明的纖維的工作波長(zhǎng)范圍可以在約1285納米與1620納米之間變化，色散將根據(jù)發(fā)送光的特定波長(zhǎng)而變化。擴(kuò)散6的水平線代表特定光波長(zhǎng)的總色散。通常，由特定總色散表征的波導(dǎo)8的長(zhǎng)度大于約0.1km。對(duì)長(zhǎng)度8基本上沒(méi)有上限，除非可以從以下討論的系統(tǒng)考慮依據(jù)以及從長(zhǎng)度乘以相應(yīng)總色散的積的和等于預(yù)選值的要求推斷。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，波導(dǎo)纖維的色散在工作波長(zhǎng)范圍上沿波導(dǎo)長(zhǎng)度在一個(gè)正值范圍與一個(gè)負(fù)值范圍之間變化。表示為特定長(zhǎng)度(l)的ps/nm的色散乘積是以ps/nm-km表示的色散(D)乘以以km表示的長(zhǎng)度(l)的乘積。正的ps/nm數(shù)將抵消相等的負(fù)ps/nm數(shù)。通常，與長(zhǎng)度li相關(guān)的色散可以沿li從一個(gè)點(diǎn)變化到另一個(gè)點(diǎn)。即，色散Di位于色散預(yù)定范圍內(nèi)，但是沿li從一個(gè)點(diǎn)變化到另一個(gè)點(diǎn)。為了表示li對(duì)色散乘積(以ps/nm表示)的貢獻(xiàn)，li由段dli組成，在其上相關(guān)的總色散Di基本上常數(shù)。每個(gè)dli乘以其相關(guān)Di的乘積之和表征為li的色散乘積貢獻(xiàn)。Di和Dj的絕對(duì)值維持高于0.5ps/nm-km，以基本上阻止四波混合。此外，給定總色散在其上繼續(xù)存在的長(zhǎng)度最好大于約0.1km。現(xiàn)在參考圖2，每個(gè)控制色散的波導(dǎo)纖維包括周期10。正如這里使用的，周期定義為總色散在第一范圍內(nèi)的第一長(zhǎng)度12，加上色散在第二范圍內(nèi)的第二長(zhǎng)度14，這里第一和第二范圍具有相反的符號(hào)，加上任選長(zhǎng)度13，在其上色散在第一與第二范圍之間過(guò)渡。當(dāng)然，將會(huì)明白，這一任選過(guò)渡長(zhǎng)度13可以是置于第一長(zhǎng)度12與第二長(zhǎng)度14之間的一個(gè)單獨(dú)長(zhǎng)度。另外，過(guò)渡長(zhǎng)度13可以由一個(gè)短區(qū)域組成，在其上色散的符號(hào)在長(zhǎng)度12與14之間從正變到負(fù)，則包括第一長(zhǎng)度12的結(jié)尾部分(endportion)和第二長(zhǎng)度14的開(kāi)頭部分(beginningportion)。這三個(gè)長(zhǎng)度最好是相鄰的。然而，為了便于處理控制，通常將三個(gè)長(zhǎng)度排列為第一長(zhǎng)度12，相鄰過(guò)渡長(zhǎng)度13，隨后是第二長(zhǎng)度14，與過(guò)渡長(zhǎng)度相鄰是較佳的。為了避免四波混合和在過(guò)渡長(zhǎng)度13上任何相關(guān)功率損失，保持部分過(guò)渡長(zhǎng)度13(其相關(guān)總色散小于0.5ps/nm-km)盡可能短是有利的，較佳地每次過(guò)渡小于約500米，以及較佳地不大于周期的10％。將會(huì)明白，周期的長(zhǎng)度是由諸如比特率、轉(zhuǎn)發(fā)器跨度和可安裝光纜長(zhǎng)度以及是否使用纖維作孤立子傳輸或NRZ系統(tǒng)等因素確定的。在任何情況中，周期長(zhǎng)度可以通過(guò)模型化或計(jì)算確定。例如，在10G比特/秒系統(tǒng)中，周期的長(zhǎng)度可以高達(dá)約100km。在100G比特/秒孤立子系統(tǒng)中，周期的長(zhǎng)度最好小于約10km，例如0.5至2km。Berkey等人的繼續(xù)專利申請(qǐng)08/584,868(作為美國(guó)專利XX頒布)以及題目為“制造光纖的方法”的專利專利申請(qǐng)XX(同時(shí)提交)揭示和描述了色散控制波導(dǎo)纖維和制造波導(dǎo)纖維的方法，這兩項(xiàng)專利申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)在本申請(qǐng)中均引作參考。可以利用這些方法來(lái)制造本發(fā)明的纖維。本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員將會(huì)明白，可以提供幾種不同方法來(lái)制造這一新穎的色散補(bǔ)償波導(dǎo)。這些不同方法包括但是并不限于外側(cè)汽相淀積、改進(jìn)的化學(xué)汽相淀積、軸向汽相淀積和溶膠凝膠處理。通過(guò)幾種方法中的一種能夠改變波導(dǎo)的色散，包括改變波導(dǎo)幾何尺寸、波導(dǎo)折射率、波導(dǎo)折射率分布或波導(dǎo)組分等。例如，通過(guò)本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所熟知的任何一種工藝方法制造的纖芯預(yù)制件可以被處理成具有直徑減小的部分。通過(guò)例如加熱和拉伸預(yù)制件的一個(gè)或多個(gè)部分或者通過(guò)諸如研磨和拋光的機(jī)械技術(shù)、諸如酸蝕刻和拋光的化學(xué)技術(shù)或者諸如激光燒蝕的能量轟擊技術(shù)去除預(yù)制件的環(huán)形區(qū)域，能夠形成直徑減小的部分。然后用諸如煙灰淀積的方法或者利用外包層管外包所產(chǎn)生的纖芯預(yù)制件，形成具有均勻的、基本為圓柱形外表面的坯料或預(yù)制件，能夠?qū)⑵涑槔刹▽?dǎo)纖維。在一個(gè)實(shí)施例中，從根據(jù)一種上述技術(shù)產(chǎn)生的抽拉坯料或預(yù)制件拉制出的波導(dǎo)纖維，其纖芯半徑在長(zhǎng)度上是減小的，對(duì)應(yīng)于纖芯預(yù)制件中減小的半徑長(zhǎng)度。纖芯直徑減小約5％至25％足以產(chǎn)生所需的正到負(fù)的色散變化。僅僅在總色散的絕對(duì)值約為20ps/nm-km的情況中才需要減小25％。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，約5％至10％的半徑變化范圍通常就足夠了。纖芯直徑變化也可以通過(guò)減少具有基本均勻直徑纖芯部分的抽拉預(yù)制件或坯料的直徑段，然后將預(yù)制件拉制成具有均勻外徑的波導(dǎo)纖維而獲得。波導(dǎo)纖芯將具有一段段減小的直徑，對(duì)應(yīng)于直徑?jīng)]有被減小的抽拉預(yù)制件段。改變波導(dǎo)的色散的另一些方法包括，通過(guò)用諸如紫外光的電磁光譜中的輻射輻照纖維或者用亞原子粒子轟擊波導(dǎo)而改變纖維芯沿波導(dǎo)長(zhǎng)度的折射率分布。折射率差大于約1×10-3是較佳的。變化的折射率產(chǎn)生變化的總色散，它允許控制乘積Di*dli和Dj*dlj之和。Di是總色散，對(duì)應(yīng)于纖維第一亞長(zhǎng)度中的第一折射率范圍，Dj是總色散，對(duì)應(yīng)于纖維第二亞長(zhǎng)度內(nèi)第一折射率變化。Di和Dj具有相反的代數(shù)符號(hào)。制造本發(fā)明的色散控制波導(dǎo)纖維的其它較佳方法在Berkey于1997年4月23日提交的題目為“制造光纖的方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)08/844,997中作了揭示，該專利申請(qǐng)的內(nèi)容引作參考。Berkey的專利申請(qǐng)揭示了將包層玻璃涂層淀積在玻璃管的外表面上以及將多個(gè)小片(tablet)放入包層玻璃管中，其中玻璃管中至少一個(gè)小片的至少一個(gè)光學(xué)特性不同于相鄰的小片。將含有小片的玻璃管加熱到低于管中粒子的燒結(jié)溫度的溫度，諸如氯的氣體通過(guò)玻璃管流動(dòng)，將玻璃管加熱使粒子燒結(jié)并產(chǎn)生徑向向內(nèi)定向力，它引起玻璃管破裂和使小片熔合。玻璃管還沿長(zhǎng)度方向收縮和迫使相鄰小片彼此熔合在一起。用這種方法制造的單模色散控制的纖維的衰減通常小于0.35dB/km，較佳地約為0.21dB/km甚至更小。這一方法是較佳的，因?yàn)樾∑梢员环謩e地?fù)饺耄谔峁┓糯髶诫s物選擇性、摻雜物沿纖維長(zhǎng)度的濃度和摻雜物的徑向位置方面具有靈活性。這一方法在纖維的正色散亞長(zhǎng)度和負(fù)色散亞長(zhǎng)度具有不同折射率分布和不同有效面積的實(shí)施例中也是較佳的。例如，正色散亞長(zhǎng)度中的一個(gè)可以具有不同于負(fù)色散亞長(zhǎng)度的纖芯段數(shù)目。因此，小片方法提供一種改變亞長(zhǎng)度的纖芯的特性的極其靈活方法。多種多樣折射率分布中的任何一種能夠提供調(diào)節(jié)波導(dǎo)色散以及由此改變沿纖維長(zhǎng)度的總色散的所需靈活性。這種方法在美國(guó)專利4,715,679、5,483,612、5,613,027、5,684,909和5,715,346中作了揭示，其內(nèi)容全都引作參考。提供本發(fā)明波導(dǎo)所需特性的一組示例的折射率分布是具有芯區(qū)的這些波導(dǎo)，它包括中心部分具有一種折射率分布而環(huán)繞中心部分的至少一個(gè)環(huán)形部分具有不同的折射率分布。環(huán)形部分被包層環(huán)繞。具有這種類型分布的光學(xué)纖維稱為分段化芯纖維。中心部分可以具有α分布，即由方程式描述的一種分布，n(r)=n0[1-Δ(r/a)α]，這里n是折射率，n0是最大折射率，r是半徑變量，a是纖芯半徑，Δ是折射率，而α是大于零的數(shù)。項(xiàng)Δ定義為(n12-n22)/2n12，這里n1是芯區(qū)的最大折射率，而n2是包層玻璃層的折射率?？梢岳玫膸追N分布示于美國(guó)專利5,623,027的圖1、圖2a-2e和圖3中。這種分布通常表征為具有中心芯區(qū)，被一個(gè)或多個(gè)環(huán)形區(qū)環(huán)繞，每個(gè)環(huán)形區(qū)或是具有恒定的折射率或是具有變化的折射率分布。根據(jù)特定一組色散和波導(dǎo)的其它光學(xué)特性，周圍環(huán)形區(qū)域可以具有或是低于或是高于下一內(nèi)部相鄰芯區(qū)的折射率。將會(huì)明白，本發(fā)明不限于一種特定折射率分布和一組分布。將會(huì)理解，不同的折射率分布是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，為了簡(jiǎn)單和便于制造起見(jiàn)，本發(fā)明的色散控制纖維可以具有折射率分布，它包括基本恒定的中心區(qū)，其折射率基本等于包層折射率，以及相鄰的環(huán)形折射率部分是約整階躍折射率。另一些分布包括這些，其中芯折射率的分布低于包層折射率。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定系統(tǒng)的工作范圍約為1285至1620納米，既提供喇曼放大又提供鉺放大。喇曼放大的波長(zhǎng)當(dāng)然將取決于抽運(yùn)激光器的波長(zhǎng)和制備光纖的材料的喇曼漂移。其它的較佳工作范圍約為1525至1620納米。在波導(dǎo)纖維的任何一個(gè)亞長(zhǎng)度中色散的絕對(duì)幅度最好大于0.5ps/km-nm。在這種系統(tǒng)中，通信信號(hào)基本上總是在傳輸波長(zhǎng)范圍上在非零色散的波導(dǎo)纖維中傳播，或是在正值或是在負(fù)值上，由此基本上阻止四波混合。然而，整個(gè)系統(tǒng)總色散可以基本維持為零，以致于很少或者沒(méi)有發(fā)生由總色散造成的信號(hào)劣化。在一個(gè)實(shí)施例中，傳輸波長(zhǎng)范圍較佳地超過(guò)4納米，在另一個(gè)實(shí)施例中，傳輸波長(zhǎng)范圍更好地是超過(guò)10納米，最好是超過(guò)20納米。現(xiàn)在參考圖3a和3b，在另一個(gè)示例實(shí)施例，波導(dǎo)纖維的交變亞長(zhǎng)度之間的色散不僅在工作波長(zhǎng)范圍上在正值與負(fù)值之間交替變化，而且色散斜率的符號(hào)在交替變化部分之間也變化。在圖3a中，y軸對(duì)應(yīng)于色散，x軸對(duì)應(yīng)于纖維長(zhǎng)度。在圖3b中，y軸對(duì)應(yīng)于色散斜率，x軸對(duì)應(yīng)于纖維長(zhǎng)度。較佳地，正如圖3b所示，對(duì)于波分復(fù)用系統(tǒng)中的最佳性能，斜率的符號(hào)應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)于色散的符號(hào)，這將提供更寬的系統(tǒng)工作波長(zhǎng)范圍。正如這里使用的，色散斜率是色散對(duì)波長(zhǎng)曲線的斜率，表示為ps/nm-km2。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，在正色散部分中色散對(duì)色散斜率的比率約等于在負(fù)色散部分中色散對(duì)色散斜率的比率以在寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)平衡色散。這一特征對(duì)于孤立子傳輸中所使用的纖維而言是尤其有利的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，分布式放大可通過(guò)包含諸如稀釋濃度的Er3+的稀土摻雜物以及刺激從摻雜物的輻射在色散控制纖維中提供。分布式放大可由受激喇曼散射提供，其中不需要摻雜物提供放大，而是纖維是為有效的分布喇曼放大而設(shè)計(jì)的。另外，喇曼放大和來(lái)自稀土摻雜物的受激輻射的組合可提供分布式放大。稀釋濃度的稀土摻雜物可以置于波導(dǎo)纖維的一個(gè)或兩個(gè)交替部分中，或者位于纖維內(nèi)交替亞長(zhǎng)度的不同徑向位置上。另外，在具有較大有效面積設(shè)計(jì)的纖芯具有幾個(gè)環(huán)形部分的色散控制纖維中，利用氧化鋁共同摻雜的諸如增益平坦化的放大參數(shù)的最佳化更易于實(shí)現(xiàn)。這種纖維的較大有效面積設(shè)計(jì)給遠(yuǎn)離纖維中心線放置氧化鋁提供靈活性，這有可能減少損失。另外，由于稀土摻雜物可以遠(yuǎn)離纖維的中心線放置，可以采用更高的摻雜物濃度，這將易于控制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者通過(guò)模型化可以確定摻雜物的合適濃度和徑向位置。圖2a和2b示出將稀土摻雜物置于本發(fā)明波導(dǎo)纖維的不同徑向位置上的靈活性的示范實(shí)施例。圖2a和2b示出％Δ對(duì)于波導(dǎo)半徑的圖形，其中％Δ代表折射率的相對(duì)測(cè)量值，由方程式％Δ=(nr2-nc2)/2nr2，這里nr是在第一區(qū)域中的最大折射率，nc是在環(huán)繞第一區(qū)域的區(qū)域中的折射率。正如圖2a所示，它對(duì)應(yīng)于圖2中的亞長(zhǎng)度12，稀土摻雜物被置于位置16上，約在波導(dǎo)纖維亞長(zhǎng)度的徑向中心線上。在圖2b中，它對(duì)應(yīng)于圖2中部分14，波導(dǎo)纖維具有不同的折射率分布，中心芯區(qū)域15被環(huán)形區(qū)17環(huán)繞，后者被環(huán)形區(qū)19環(huán)繞。稀土摻雜物被置于位置18上，遠(yuǎn)離波導(dǎo)纖維亞長(zhǎng)度的徑向中心線。在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于孤立子傳輸中使用的波導(dǎo)是有利的，僅在過(guò)渡部分中利用分布式放大，以實(shí)現(xiàn)最大脈沖能量增強(qiáng)因子，后者降低脈沖定時(shí)抖動(dòng)。正如這里使用的，能量增強(qiáng)因子意味著與在恒定色散纖維上傳輸?shù)墓铝⒆酉啾容^，在色散控制纖維中溫度傳輸所需的脈沖能量的增加。本發(fā)明進(jìn)一步包括利用本發(fā)明色散控制纖維的光學(xué)系統(tǒng)。示例的系統(tǒng)示于圖4，雖然圖4中僅示出兩個(gè)鏈路的具有分布式放大的色散控制纖維，將會(huì)理解，鏈路的數(shù)目可以更大。同樣，發(fā)射機(jī)20與波導(dǎo)媒體21光學(xué)耦合，接收機(jī)42也與另一波導(dǎo)媒體光學(xué)耦合。波導(dǎo)媒體21可以一根光纖，空氣間隙或者傳送光波信號(hào)的其它合適波導(dǎo)器件。圖4中所示的每個(gè)鏈路包括通過(guò)耦合元件與每個(gè)跨度具有分布式放大的色散控制纖維光學(xué)耦合的抽運(yùn)激光器，用于對(duì)整個(gè)跨度的纖維抽運(yùn)至少抵消纖維內(nèi)的最小本征損失。第一鏈路包括一個(gè)跨度的具有分布式放大的幺正色散控制纖維26，抽運(yùn)激光器24或者通過(guò)耦合器22與其光學(xué)耦合，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)的同向抽運(yùn)，或者抽運(yùn)激光器32通過(guò)耦合器28也與其光學(xué)耦合，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)的逆向抽運(yùn)。第二鏈路包括一個(gè)跨度的具有分布式放大的色散控制纖維34，抽運(yùn)激光器32通過(guò)耦合器30與其光學(xué)耦合，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)的同向抽運(yùn)，抽運(yùn)激光器36通過(guò)耦合器38也與其光學(xué)耦合，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)的逆向抽運(yùn)。盡管圖中示出單個(gè)抽運(yùn)激光器32為一個(gè)鏈路提供同向抽運(yùn)而為另一個(gè)鏈路提供逆向抽運(yùn)，將會(huì)理解，分別的抽運(yùn)激光器可實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)抽運(yùn)激光器提供對(duì)來(lái)自波導(dǎo)纖維中諸如鉺的稀土摻雜物的激發(fā)輻射的抽運(yùn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，抽運(yùn)激光器可提供對(duì)喇曼放大的抽運(yùn)?？梢圆捎昧硪怀檫\(yùn)激光器既提供來(lái)自鉺的受激輻射的放大又提供喇曼放大。將會(huì)理解，本發(fā)明并不局限于一種特定的抽運(yùn)配置?？蛇x擇抽運(yùn)激光器以提供實(shí)現(xiàn)在對(duì)色散控制纖維放大的跨度序列中在發(fā)送光波信號(hào)的波長(zhǎng)上的抽運(yùn)波長(zhǎng)。例如，用鉺稀釋摻雜的色散控制纖維要求在約980納米或1480納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的抽運(yùn)信號(hào)，以放大約1530納米至1620納米范圍內(nèi)的光波信號(hào)。1480納米的抽運(yùn)信號(hào)對(duì)使纖維的無(wú)源損失減至最小是較佳的，它低于980納米上的抽運(yùn)信號(hào)。將會(huì)理解，當(dāng)適當(dāng)選擇抽運(yùn)信號(hào)與發(fā)送光學(xué)信號(hào)之間的波長(zhǎng)間隔時(shí)通過(guò)喇曼效應(yīng)也能夠?qū)崿F(xiàn)放大。實(shí)現(xiàn)的喇曼增益量直接正比于提供給纖維的抽運(yùn)功率量。本發(fā)明還包括單獨(dú)通過(guò)喇曼放大提供分布式放大的系統(tǒng)。對(duì)于通過(guò)喇曼放大提供放大的實(shí)施例，波導(dǎo)纖維具有較小有效面積是較佳的，其中利用分布的鉺放大。在摻鉺分布式放大的色散控制纖維中，纖維的有效面積可以大于50平方微米。在利用喇曼放大的實(shí)施例中，色散控制纖維的有效面積小于大約50平方微米是較佳的，小于約30平方微米則更好。孤立子傳輸?shù)妮^小有效面積是較佳的，因?yàn)槔糯笫桥c強(qiáng)度相關(guān)的，較大有效面積的波導(dǎo)纖維將具有較低的抽運(yùn)功率強(qiáng)度。孤立子傳輸在利用有效面積效應(yīng)50平方微米的波導(dǎo)纖維中是較佳的，因?yàn)檩^小有效面積的纖維具有較高信號(hào)強(qiáng)度，導(dǎo)致有關(guān)非線性的更多問(wèn)題，如四波混合。孤立子不象NRZ格式易受非線性影響。與現(xiàn)有的波導(dǎo)纖維設(shè)計(jì)相比，本發(fā)明提供具有分布式放大和減小四波混合功率損失的纖維的諸優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，保留了高性能波導(dǎo)纖維的所需特征，例如，低衰減、大的有效面積、以及提高對(duì)宏觀彎曲和微觀彎曲損失的抵抗力。正和負(fù)色散的交替變化部分的較大有效面積在放大最佳化中提供附加自由度。例如，在每個(gè)交替變化部分中，在正和負(fù)色散的每個(gè)部分中的摻雜物摻雜水平、濃度和增益可以獨(dú)立地設(shè)定。為了評(píng)價(jià)這一特征的好處，需要理解稀土摻雜放大的增益，這是通過(guò)眾所周知的黃金律確定的GdB=L[(g*+α)<n2>-α]這里GdB是放大器增益(dB)，L是纖維長(zhǎng)度，g*是完全反轉(zhuǎn)增益系數(shù)，α是由摻雜物粒子造成的小信號(hào)損失系數(shù)，<n2>是平均反轉(zhuǎn)參數(shù)，g*和α是纖維的固有、可測(cè)量的特性，依賴于信號(hào)波長(zhǎng)，由摻雜水平確定。平均反轉(zhuǎn)是通過(guò)信號(hào)和抽運(yùn)功率及其波長(zhǎng)確定的。黃金律會(huì)過(guò)度地限制通過(guò)分布式放大器的傳播。例如，分布的摻鉺纖維放大器長(zhǎng)度L通常是預(yù)選確定的，對(duì)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)升級(jí)尤其如此。另外，如果需要波分復(fù)用傳輸，對(duì)于增益平坦性，存在最佳設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)水平<n2>。由于整個(gè)系統(tǒng)是光學(xué)透明的，GdB=0。從黃金律，摻鉺濃度g*和α參數(shù)變?yōu)楣潭ǖ摹？赡艿娜秉c(diǎn)在于，一旦摻雜物水平確定，其對(duì)信號(hào)功率偏移的影響是固定的。不能為穩(wěn)定傳輸獨(dú)立地設(shè)計(jì)最佳功率偏移。換句話說(shuō)，信號(hào)傳輸最佳化的參數(shù)空間受到限制。然而，在色散控制鏈路中，存在多個(gè)自由度。每個(gè)交替變化纖維部分的摻鉺濃度和長(zhǎng)度可以獨(dú)立地設(shè)定，而保持在分布式放大鏈路的總色散控制纖維上的累積增益為零。在一個(gè)實(shí)施例中，在具有較大有效面積的部分中增益可以較大，以使光學(xué)非線性度的累積效應(yīng)減至最小。第二個(gè)例子包括交替變化的為使放大最佳化的較短部分和為降低信號(hào)畸變最佳化的較長(zhǎng)部分。在一個(gè)實(shí)施例中，較短部分則是為具有較高損失而設(shè)計(jì)的，尤其是當(dāng)該部分共同摻有氧化鋁以及具有較小有效面積(為了更好的抽運(yùn)光/鉺重疊)時(shí)。在這一實(shí)施例中，較長(zhǎng)部分則是為具有較低損失和較大有效面積而設(shè)計(jì)的。較短和較長(zhǎng)部分的總鏈路則是為具有凈零色散，但是累積損失比具有分布式放大器的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)低和有效面積比它高而設(shè)計(jì)的。因此，具有交替變化的纖維部分引入兩個(gè)使放大和傳播最佳化的新參數(shù)。在色散控制纖維鏈路中提供分布式放大還使傳輸系統(tǒng)中孤立子傳播最佳化。最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)色散控制纖維的孤立子傳輸降低了Gordon-Haus定時(shí)抖動(dòng)以及增大信噪比。利用色散補(bǔ)償纖維甚至已經(jīng)可能在1550納米上沿標(biāo)準(zhǔn)單模纖維發(fā)送孤立子。雖然這一技術(shù)已經(jīng)允許較大的放大器間隔，在孤立子不穩(wěn)定性發(fā)作之前，增加分布式放大則進(jìn)一步改善這些結(jié)果。正如以上討論的。孤立子傳輸系統(tǒng)的一個(gè)例子則僅僅在波導(dǎo)纖維的過(guò)渡部分中包括分布式放大。孤立子是通過(guò)自相位調(diào)制和纖維色散的局部平衡在恒定色散纖維中形成的。當(dāng)脈沖沿纖維傳輸時(shí)，色散在脈沖上產(chǎn)生光學(xué)相位偏差，導(dǎo)致頻率啾啾聲。在異常色散纖維中頻率啾啾聲的符號(hào)，即D(ps/nm-km)＞0，與由纖維非線性產(chǎn)生的符號(hào)，稱為自相位調(diào)制相反。在正常色散纖維中頻率啾啾聲的符號(hào)，即D(ps/nm-km)＜0，與由纖維非線性產(chǎn)生的符號(hào)，稱為自相位調(diào)制相同。這兩種效應(yīng)的如此平衡和頻率啾啾聲的抵消僅僅對(duì)于異常色散發(fā)生。完全抵消在單個(gè)信道功率水平上發(fā)生并導(dǎo)致時(shí)間和光譜不變性。相反，通過(guò)色散控制纖維的脈沖傳輸既不是時(shí)間不變也不是光譜不變的。脈沖對(duì)較大局部色散起反作用，正如從圖5a和5b中看到的。在其脈沖寬度和光譜帶寬上經(jīng)受周期性振蕩。時(shí)間寬度在每個(gè)正或負(fù)色散部分的中點(diǎn)處最小而在兩個(gè)部分之間的過(guò)渡處最大。另一方面，光譜振蕩在正色散部分的中點(diǎn)處達(dá)到最大而在負(fù)色散部分的中點(diǎn)處達(dá)到最小。除了脈沖對(duì)大局部色散變化的反作用外，自相位調(diào)制對(duì)全局距離規(guī)模起作用，以維持脈沖演變的整個(gè)周期性。脈沖帶寬的非對(duì)稱特性意味著自相位調(diào)制在正色散部分中更強(qiáng)，這里帶寬大于負(fù)色散部分的帶寬。通過(guò)選擇性地僅放大正色散部分，產(chǎn)生更強(qiáng)的自相位調(diào)制，允許更多地補(bǔ)償負(fù)色散部分中的負(fù)色散。這一色散/自相位調(diào)制平衡不僅允許通過(guò)正色散區(qū)傳播，而且對(duì)于低于約-0.05ps/nm-km的負(fù)平均色散也是如此，這擴(kuò)展了孤立子能夠發(fā)送的波長(zhǎng)范圍以及對(duì)WDM提供更多的信道。在較寬正和負(fù)色散值的范圍上的脈沖傳輸對(duì)于增大波分復(fù)用RZ應(yīng)用的工作波長(zhǎng)范圍則是有利的。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例則是對(duì)纖維的正色散部分的優(yōu)先摻雜。在這些部分中的優(yōu)先放大則增大自相位調(diào)制的效應(yīng)，進(jìn)一步允許在更大的負(fù)色散值上穩(wěn)定信號(hào)傳輸。這在增大的工作波長(zhǎng)帶寬內(nèi)允許更多的波長(zhǎng)信道。圖5a和5b示出在色散控制纖維中脈沖的呼吸特性。圖5a繪出以歸一化單位表示的脈沖寬度與以歸一化單位表示的纖維長(zhǎng)度的函數(shù)關(guān)系；圖5b繪出以歸一化單位表示的脈沖相應(yīng)峰值強(qiáng)度與以歸一化單位表示的纖維長(zhǎng)度的函數(shù)關(guān)系。術(shù)語(yǔ)“+D部分”和“-D部分”指在纖維那個(gè)部分中局部色散的符號(hào)。在每幅圖上的分離“+D部分”和“-D部分”的垂直線表示正與負(fù)色散纖維之間的界面或過(guò)渡區(qū)(在這一情況中是離散的)。注意脈沖寬度及其強(qiáng)度是長(zhǎng)度的周期函數(shù)，與纖維色散圖具有相同的周期。它們被耦合在一起并具有非對(duì)稱關(guān)系。在各個(gè)色散部分的中點(diǎn)和界面處，這些參數(shù)達(dá)到極值，其中脈沖寬度在中點(diǎn)處具有最小值而在界面處具有最大值；峰值功率在中點(diǎn)處具有最大值而在界面處具有最小值。這些周期性脈沖振蕩是由高局部色散的擾動(dòng)效應(yīng)造成的。需要非線性性(自相位調(diào)制)以在更長(zhǎng)的長(zhǎng)度上保持脈沖穩(wěn)定。這是高局部色散且造成呼吸特征，導(dǎo)致對(duì)單個(gè)和多個(gè)波長(zhǎng)都是有益的脈沖傳輸。適當(dāng)設(shè)計(jì)的纖維(其中正確地選擇每個(gè)色散控制纖維部分中的放大)則可控制脈沖寬度振蕩。由于振蕩是由脈沖自相位調(diào)制與纖維色散之間失配造成的，通過(guò)控制脈沖在整個(gè)分布式放大上的峰值強(qiáng)度能夠使它們達(dá)到更好的平衡。脈沖寬度和強(qiáng)度的較低起伏也應(yīng)當(dāng)反映到放大器間隔容許的偏差增大。如前所述，還可想到，根據(jù)本發(fā)明，放大可以通過(guò)喇曼放大實(shí)現(xiàn)。喇曼放大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不存在由波導(dǎo)纖維中摻雜物造成的過(guò)剩吸收，因此而造成損失。因此，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于分布式放大可采用或是通過(guò)增加諸如鉺的稀土摻雜物的放大，或是喇曼放大或者是二者的組合。特定感興趣的工作波長(zhǎng)范圍是從1285納米到1620納米的范圍，這個(gè)范圍包括約1550納米的低衰減工作窗口。然而，本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于這一特定波長(zhǎng)范圍。對(duì)本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員而言顯然能夠?qū)Ρ景l(fā)明作出各種不同改進(jìn)和變化，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，希望本發(fā)明覆蓋對(duì)該發(fā)明的改進(jìn)和變化，只要它們落在所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1．一種在傳輸波長(zhǎng)范圍上發(fā)送光學(xué)信號(hào)的幺正色散控制光學(xué)波導(dǎo)纖維，所述色散控制波導(dǎo)纖維包括具有折射率分布的纖芯玻璃區(qū)，周圍環(huán)繞折射率nc小于所述纖芯玻璃區(qū)中至少一部分折射率分布的包層玻璃，所述波導(dǎo)纖維具有沿所述波導(dǎo)長(zhǎng)度在符號(hào)上從正到負(fù)和從負(fù)到正變化的總色散，所述波導(dǎo)纖維包括在傳輸波長(zhǎng)范圍上具有正總色散的亞長(zhǎng)度li和在傳輸波長(zhǎng)范圍上具有負(fù)總色散的亞長(zhǎng)度lj，其特征在于，亞長(zhǎng)度li或lj中至少一個(gè)包含稀釋濃度的稀土摻雜離子，足以提供對(duì)受激輻射的傳輸波長(zhǎng)的放大。2．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于所述纖維進(jìn)一步包括過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt，在其上總色散從正變?yōu)樨?fù)或從負(fù)變?yōu)檎?．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于在傳輸波長(zhǎng)范圍正色散亞長(zhǎng)度的色散絕對(duì)幅度的平均值大于0.5ps/nm-km而負(fù)色散亞長(zhǎng)度的色散絕對(duì)幅度的平均值大于0.5ps/nm-km。4．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于傳輸波長(zhǎng)范圍超過(guò)4nm。5．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于傳輸波長(zhǎng)范圍超過(guò)20nm。6．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于所述稀土摻雜離子包括鉺。7．如權(quán)利要求3所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于所述稀土摻雜離子包括鉺。8．如權(quán)利要求3所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于稀土摻雜離子在正色散亞長(zhǎng)度li的徑向位置不同于摻雜離子在負(fù)色散亞長(zhǎng)度lj的徑向位置。9．如權(quán)利要求2所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于所述摻雜離子的濃度在所述波導(dǎo)纖維的長(zhǎng)度上基本上是均勻的。10．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于只有正色散亞長(zhǎng)度li包含所述稀土摻雜離子。11．如權(quán)利要求10所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于當(dāng)所發(fā)射波長(zhǎng)的色散小于約-0.05ps/nm-km時(shí)改善波導(dǎo)纖維中的孤立子傳輸。12．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于只有負(fù)色散亞長(zhǎng)度lj包含所述稀土摻雜離子。13．如權(quán)利要求2所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于只有亞長(zhǎng)度lt包含所述稀土摻雜離子。14．如權(quán)利要求13所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于波導(dǎo)纖維是為供利用孤立子信號(hào)脈沖的電信系統(tǒng)使用而設(shè)計(jì)的。15．如權(quán)利要求14所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于所述摻雜離子的刺激引起對(duì)所述信號(hào)脈沖的放大，以致于控制所述信號(hào)脈沖的峰值強(qiáng)度以控制脈沖寬度的振蕩。16．如權(quán)利要求14所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt中的放大是為降低孤立子傳輸系統(tǒng)中脈沖定時(shí)抖動(dòng)而設(shè)計(jì)的。17．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于亞長(zhǎng)度lj的折射率分布不同于亞長(zhǎng)度lj的折射率分布，摻雜離子在亞長(zhǎng)度li的徑向位置不同于摻雜離子在亞長(zhǎng)度lj的徑向位置。18．如權(quán)利要求1所述的色散控制波導(dǎo)纖維，其特征在于正色散亞長(zhǎng)度li中的色散斜率是正的，而負(fù)色散亞長(zhǎng)度lj中的色散斜率是負(fù)的。19．一種在第一傳輸波長(zhǎng)范圍上發(fā)送第一光波信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括幺正色散控制光學(xué)波導(dǎo)纖維，包括具有折射率分布的纖芯玻璃區(qū)，周圍環(huán)繞折射率nc小于所述纖芯玻璃區(qū)中至少一部分折射率分布的包層玻璃，所述波導(dǎo)纖維具有沿所述波導(dǎo)長(zhǎng)度在符號(hào)上從正變到負(fù)和從負(fù)變到正的總色散，所述波導(dǎo)纖維包括在傳輸波長(zhǎng)范圍上具有正總色散的亞長(zhǎng)度li和在傳輸波長(zhǎng)范圍上具有負(fù)總色散的亞長(zhǎng)度lj，其特征在于，亞長(zhǎng)度li或lj中至少一個(gè)包含稀釋濃度的稀土摻雜離子，足以提供對(duì)受激輻射的傳輸波長(zhǎng)的放大；以及在第二波長(zhǎng)上的第一泵源，用于刺激在所述第一波長(zhǎng)上從所述摻雜離子的輻射，所述第一泵源與所述光學(xué)波導(dǎo)纖維光學(xué)耦合。20．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述纖維進(jìn)一步包括過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt，在其上總色散從第一色散值范圍中的一個(gè)值變?yōu)榈诙⒅捣秶械囊粋€(gè)值。21．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于在傳輸波長(zhǎng)范圍上正色散亞長(zhǎng)度的色散絕對(duì)幅度的平均值大于0.5ps/nm-km而負(fù)色散亞長(zhǎng)度的色散絕對(duì)幅度的平均值大于0.5ps/nm-km。22．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸波長(zhǎng)范圍超過(guò)4nm。23．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸波長(zhǎng)范圍超過(guò)20nm。24．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述稀土摻雜離子包括鉺。25．如權(quán)利要求22所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述稀土摻雜離子包括鉺。26．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于稀土摻雜離子在正色散亞長(zhǎng)度li的徑向位置不同于摻雜離子在負(fù)色散亞長(zhǎng)度lj的徑向位置。27．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于只有正色散亞長(zhǎng)度li包含所述稀土摻雜離子。28．如權(quán)利要求27所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述稀土摻雜離子在正色散亞長(zhǎng)度li的受激輻射改善了在小于約-0.05ps/nm-km的色散范圍上的信號(hào)傳輸。29．如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于只有負(fù)色散亞長(zhǎng)度lj包含所述稀土摻雜離子。30．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于亞長(zhǎng)度li的折射率分布不同于亞長(zhǎng)度lj的折射率分布，摻雜離子在亞長(zhǎng)度li的徑向位置不同于摻雜離子在亞長(zhǎng)度lj的徑向位置。31．如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于只有亞長(zhǎng)度lt包含所述稀土摻雜離子。32．如權(quán)利要求31所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于波導(dǎo)纖維是供利用孤立子信號(hào)脈沖的電信系統(tǒng)中使用而設(shè)計(jì)的，來(lái)自所述稀土摻雜離子的受激輻射引起過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt中的放大。33．如權(quán)利要求32所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述摻雜離子的刺激引起所述信號(hào)脈沖的放大，以致于所述信號(hào)脈沖的峰值強(qiáng)度受控制以防止脈沖寬度的振蕩。34．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于正色散部分li中的色散斜率是正的，而負(fù)色散亞長(zhǎng)度lj中的色散斜率是負(fù)的。35．如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括在刺激喇曼散射的第三波長(zhǎng)上的第二泵源，所述第二泵源與所述波導(dǎo)纖維光學(xué)耦合。36．一種在第一傳輸波長(zhǎng)范圍上發(fā)送第一光波信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括幺正色散控制光學(xué)波導(dǎo)纖維，包括具有折射率分布的纖芯玻璃區(qū)，周圍環(huán)繞折射率nc小于所述纖芯玻璃區(qū)中至少一部分折射率分布的包層玻璃，所述波導(dǎo)纖維具有沿所述波導(dǎo)長(zhǎng)度在符號(hào)上從正變到負(fù)和從負(fù)變到正的總色散，所述波導(dǎo)纖維包括在傳輸波長(zhǎng)范圍上具有正總色散的亞長(zhǎng)度li和在傳輸波長(zhǎng)范圍上具有負(fù)總色散的亞長(zhǎng)度lj；以及在第二波長(zhǎng)上的第一泵源，通過(guò)所述光波信號(hào)在所述第一波長(zhǎng)上的喇曼散射引起放大，所述第一泵源與所述光學(xué)波導(dǎo)纖維光學(xué)耦合。37．如權(quán)利要求36所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述纖維進(jìn)一步包括過(guò)渡亞長(zhǎng)度lt，在其上總色散從在色散值第一范圍中的一個(gè)值變化到色散值第二范圍中的一個(gè)值。38．如權(quán)利要求37所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述纖維具有小于約50平方微米的有效面積。39．如權(quán)利要求37所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述纖維具有小于約30平方微米的有效面積。全文摘要揭示一種具有分布式放大的幺正色散控制波導(dǎo)纖維和裝有該波導(dǎo)纖維的系統(tǒng)。在傳輸波長(zhǎng)范圍上沿波導(dǎo)的長(zhǎng)度方向波導(dǎo)纖維的總色散從正變?yōu)樨?fù)。分布式放大是通過(guò)稀釋濃度的稀土摻雜離子在波導(dǎo)中的受激輻射,或者通過(guò)喇曼效應(yīng),或者通過(guò)二者提供的。文檔編號(hào)G02B6/02GK1299540SQ99805705公開(kāi)日2001年6月13日申請(qǐng)日期1999年4月14日優(yōu)先權(quán)日1998年5月1日發(fā)明者V·A·巴加瓦吐拉,A·F·埃文斯申請(qǐng)人:康寧股份有限公司