專利名稱：長距離光通信網(wǎng)絡用的光纖的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及光纖，具體地說，涉及一種長距離光通信網(wǎng)絡中所用的光纖。
背景技術(shù)：
為滿足不斷增長的對于更高容量和速度的需求，采用光通信系統(tǒng)，即能以高速度實現(xiàn)大容量傳輸?shù)腤DM(波分復用)技術(shù)。WDM光通信系統(tǒng)可分為DWDM(密集型波分復用)系統(tǒng)和CWDM(稀疏型波分復用)系統(tǒng)。
根據(jù)傳輸?shù)木嚯x，采用WDM模式光通信網(wǎng)絡可分為接入網(wǎng)，城域接入網(wǎng)，城域核心網(wǎng)，長途網(wǎng)，超長途網(wǎng)。接入網(wǎng)表示短距離光通信網(wǎng)絡，而城域網(wǎng)和長途網(wǎng)為長距離光通信網(wǎng)絡。具體地說，接入網(wǎng)用于1-5km的距離范圍；城域接入網(wǎng)用于20-100km的距離范圍；城域核心網(wǎng)用于100-300km的距離范圍；長途網(wǎng)用于300-1000km的距離范圍；而超長途網(wǎng)用于1000km或更遠的距離。
用于數(shù)百公里范圍內(nèi)的長距離光通信網(wǎng)絡(如城域網(wǎng)或長途網(wǎng))中的光纖包括，具有高折射率的纖芯，具有低折射率的包層，以及介于纖芯和包層之間具有比纖芯更低折射率的可選環(huán)形區(qū)。出于經(jīng)濟性的考慮，傳統(tǒng)的長距離光通信網(wǎng)絡使用在1550nm波長處色散值為-7至-8ps/nm/km的光纖。
然而，在1550nm波長處色散值為-7至-8ps/nm/km的光纖在2.5Gbps的傳輸速率下，易受色散影響，而致傳輸效率下降。此外，由于其過大的負色散值，使其不適于用在傳輸距離為100km或更高，傳輸速率為10Gbps的城域網(wǎng)中。
為盡量克服上述問題，提出在傳輸距離為100km或更長的長距離光通信網(wǎng)絡中使用大色散梯度的光纖。然而，這樣的建議存在的問題在于，盡管色散特性適于200km或更短的城域網(wǎng)，但由于在用于200km或更長長距離傳輸?shù)拈L途網(wǎng)絡的情形中的色散現(xiàn)象，使得傳輸距離存在限制。此外，當光纖在波長1550nm處具有小色散梯度值時，會出現(xiàn)非線性現(xiàn)象，如FWM(四波混頻)，使得傳輸距離受增加的色散(當色散梯度值較大時會出現(xiàn))的影響而受到限制。
發(fā)明內(nèi)容
于是，提出本發(fā)明，通過提供在高速通信的長距離光通信網(wǎng)絡(如城域網(wǎng)和長途網(wǎng))中可采用的光纖，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，并給出其他優(yōu)點。
本發(fā)明的一個方面在于，提供一種既能使用C波段，又能使用L波段的光纖。
本發(fā)明的另一個方面在于，提供一種長距離光通信網(wǎng)絡用的光纖，其中，所述光纖在1560nm至1570nm之間的范圍具有零色散波長值，并且在1550nm波長處色散梯度值在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范圍內(nèi)。
從以下結(jié)合附圖的詳細描述，將使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點愈為清晰，其中圖1a顯示本發(fā)明實施例長距離通信網(wǎng)絡所用光纖的結(jié)構(gòu)；圖1b顯示圖1a所示光纖的折射率分布；圖2顯示圖1a所示光纖的色散值與光信號傳輸距離之間的關(guān)系；圖3顯示圖1a所示光纖與傳統(tǒng)光纖之間的色散特性隨波長變化的比較；圖4顯示圖1a所示光纖的色散梯度與波段間的關(guān)系；圖5顯示圖3所示第一色散曲線與可用波段之間的關(guān)系；圖6a表示直接調(diào)制模式；以及圖6b表示外部調(diào)制模式。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例。為清楚和簡單計，如果已知功能和結(jié)構(gòu)可能會使本發(fā)明的主題不清楚，本文將省略對它們的詳細描述。
參看圖1a，城域網(wǎng)和長途網(wǎng)所用光纖100包括纖芯110和包層150。纖芯110由中心區(qū)120，減低(depressed)區(qū)130和環(huán)形區(qū)140限定。
中心區(qū)120具有關(guān)于光纖100中心的半徑R1和折射率N1，N1是光纖100的最高折射率。
減低區(qū)130環(huán)繞中心區(qū)120。減低區(qū)130的內(nèi)周與中心區(qū)120的外周對應。減低區(qū)130的外周關(guān)于光纖100中心的半徑為R2。減低區(qū)130具有折射率N2，N2是光纖100的最低折射率。
環(huán)形區(qū)140圍繞著減低區(qū)130。環(huán)形區(qū)140的內(nèi)周與減低區(qū)130的外周對應。環(huán)形區(qū)140的外周關(guān)于光纖100中心的半徑為R3。環(huán)形區(qū)140具有折射率N3，N3大于N2，但小于N1。
包層150圍繞著環(huán)形區(qū)140。包層150的內(nèi)周與環(huán)形區(qū)140的外周對應。包層150的外周關(guān)于光纖100中心的半徑為R4。包層150具有折射率N4，N4大于N2，但小于N3。
圖1b示出圖1a所示光纖的折射率分布。
圖2表示應用圖1a所示光纖時光信號色散值與傳輸距離之間的關(guān)系，圖3表示應用圖1a所示光纖和傳統(tǒng)光纖時的光信號之間的色散特性隨波長變化的比較。
以下參照圖2和3描述圖1所示長距離光通信網(wǎng)所用本發(fā)明光纖的特性。
如圖2所示，因FWM(四波混頻)引起的損耗區(qū)是一種非線性的現(xiàn)象，其中，串擾使信道的不同波長混頻，產(chǎn)生出信道的新波長。這種現(xiàn)象特別在色散值處于-0.4至0.4ps/nm/km范圍內(nèi)時易于發(fā)生。如果色散值處在-0.4至0.4ps/nm/km的范圍內(nèi)，如圖2所示，可將光纖用于傳輸距離為100km的中/短距離光通信網(wǎng)中。然而，由于色散損耗會增大，該光纖并不適于更長傳輸距離的長距離光通信網(wǎng)。因此，為在長距離光通信網(wǎng)，如城域網(wǎng)和長途網(wǎng)中得到應用，如圖1所示的光纖必須具有在-0.4至-3.3ps/nm/km范圍內(nèi)的負色散值或在0.4至3ps/nm/km范圍內(nèi)的正色散值。
參看圖3，該圖示出對于200km或更多傳輸距離，圖1a所示光纖的色散隨波長變化的曲線210(下稱“第一色散曲線”)特性；具有典型負色散值的NZDSF(非零色散位移光纖)的色散隨波長變化的曲線230(下稱“第二色散曲線”)；具有典型正色散值的NZDSF的色散隨波長變化的曲線220(下稱“第三色散曲線”)；和用于CWDM(稀疏型波分復用)中的傳統(tǒng)單模光纖的色散隨波長變化的曲線240(下稱“第四色散曲線”)。
如圖3所示，第一色散曲線210在C波段具有負色散值，在L波段具有正色散值。這樣，通過使傳統(tǒng)摻鉺光纖放大器的靜區(qū)(dead zone)與如圖1a所示光纖的零色散位置一致，從而獲得最大信道效率。優(yōu)選的是，所述第一色散曲線210的零色散波長處于1560nm至1570nm之間的范圍內(nèi)。第一色散曲線210在C波段區(qū)中具有負色散值，從而可應用直接調(diào)制模式。第一色散曲線210在L波段區(qū)中具有正色散值，從而可應用外部調(diào)制方案。因此使用有如圖1a所示的結(jié)構(gòu)，可以經(jīng)濟地構(gòu)建長距離光通信網(wǎng)。
第二色散曲線230在1550nm的波段中具有最大-10ps/nm/km的負色散值。因此，由于負色散值過大，使得第二色散曲線230不能應用于在傳輸距離為200km或更長的長距離光通信網(wǎng)絡中所用的光纖。第三色散曲線220在C波段和L波段具有較高的正色散值，從而，不能應用于在長距離光通信網(wǎng)絡中所用的光纖。第四色散曲線240顯示出可用于1250nm至1450nm波段中的單模光纖特性，第四色散曲線240在包括至少S波段的波段中具有近似為10ps/nm/km或更高的色散值，從而，不能容易地應用于在長距離光通信網(wǎng)絡中所用的光纖。
圖5表示圖3所示第一色散曲線與可用波段之間的關(guān)系。圖6a顯示直接調(diào)制模式，圖6b表示外部調(diào)制模式。下面將參照圖5，6a和6b描述使用依本發(fā)明教導的圖1a所示光纖100的示例。
參看圖6a，對LD(激光二極管)510施加DC電流IDC和數(shù)據(jù)，以對從LD 510輸出的光進行調(diào)制。直接調(diào)制的光信號已知表現(xiàn)出正啁啾(chirp)特性。
參看圖6b，對LD 610施加DC電流以發(fā)光。光輸入到調(diào)制器620。然后，光調(diào)制器620用輸入數(shù)據(jù)對光進行調(diào)制。
圖4示出圖1a所示光纖的色散梯度與波段之間的關(guān)系，特別對圖1所示光纖在零色散波長范圍，即1560至1570nm內(nèi)發(fā)生變化的色散曲線和色散梯度值進行比較。
參看圖4，第一色散曲線310具有0.055ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波長值為1570nm。第二色散曲線320具有0.075ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波長值為1570nm。第三色散曲線330具有0.055ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波長值為1560nm。第四色散曲線340具有0.075ps/nm2/km的色散梯度值，零色散波長值為1560nm。例如，如果圖1a所示光纖具有1560nm的零色散值，且色散梯度值遠高于0.075ps/nm2/km，則可將其用于約200km的城域網(wǎng)中，但不可將其用于200k或更長的城域核心網(wǎng)或長途網(wǎng)。因此，為了既可使用C波段，又可使用L波段，光纖100必須在1560至1570nm范圍內(nèi)具有零色散波長值，且色散梯度值在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范圍內(nèi)。
因此，當光纖100在1560至1570nm范圍內(nèi)具有零色散波長值，且色散梯度值在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范圍內(nèi)時，從而在C波段和L波段具有適宜的色散值，可表現(xiàn)出光信道效率。由于光纖100具有簡單的折射率分布和較小的減低區(qū)，它可具有增大的有效截面積以適應更多的波段。當有效截面積為55μm2或更多時，光纖以10Gbps表現(xiàn)出出色的傳輸效率。
盡管光纖100在1550nm的波段具有負色散特性，但優(yōu)選的是，通過將零色散波長值調(diào)節(jié)在1560至1570nm的范圍內(nèi)，以及將色散梯度值調(diào)節(jié)在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km的范圍內(nèi)，從而既能使用C波段，又能使用L波段。換而言之，通過將波段最小化，使得該光纖能夠應用于長距離光通信網(wǎng)，這將使FWM(四波混頻)的色散值與光纖本身的色散值交疊。
如上所述，對于本發(fā)明的光纖，由于通過使光纖放大器的靜區(qū)與光纖的零色散位置一致，有可能既可使用C波段，又可使用L波段，從而該光纖是有益的。此外，有可能易于增大可用信道的數(shù)量和通信容量，從而該光纖可用于長距離光通信網(wǎng)。
盡管本文參照特定的優(yōu)選實施例表示和描述了本發(fā)明，但對于本領域的技術(shù)人員應能理解，可做多種形式和細節(jié)上的改變，而不致脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種長距離光通信網(wǎng)用的光纖，其中，所述光纖在1560nm至1570nm之間具有零色散波長，以及在1550nm波段具有在0.055ps/nm2/km至0.075ps/nm2/km范圍內(nèi)的色散梯度值。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在C波段和L波段具有0.25dB/km或更小的損耗。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在1550nm的波段處具有55μm2或更大的有效截面積。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中，所述光纖在C波段具有負色散值，在L波段具有正色散值。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中，所述光纖具有至少為-3.3ps/nm/km的色散值。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖，其中，所述光纖包括纖芯和包層，纖芯具有最大折射率的第一區(qū)和最小折射率的第二區(qū)，第二區(qū)環(huán)繞第一區(qū)的外圍，包層具有預定的折射率，并環(huán)繞纖芯的外圍。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖，其中，所述纖芯的折射率實際比第二區(qū)的折射率大。
8.如權(quán)利要求6所述的光纖，其中，所述第一區(qū)的折射率實際比第二區(qū)的折射率小。
9.如權(quán)利要求6所述的光纖，其中，所述纖芯的折射率實際比第一區(qū)的折射率大。
10.如權(quán)利要求6所述的光纖，其中，所述纖芯的折射率實際比第二區(qū)的折射率小。
全文摘要
一種長距離光通信網(wǎng)用的光纖，其中，所述光纖在1560nm至1570nm之間具有零色散波長，并在1550nm波段具有在0.055ps/nm
文檔編號G02B6/02GK1696750SQ200410095518
公開日2005年11月16日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者吳成國, 韓周創(chuàng), 張允根 申請人:三星電子株式會社