專利名稱：L波段色散補(bǔ)償光纖和包括該光纖的傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求享有2001年9月26日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.09/965,406的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益。
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種色散補(bǔ)償光纖和包括該光纖的傳輸系統(tǒng)，更具體的說(shuō)，涉及一種色散補(bǔ)償光纖以及傳輸系統(tǒng)，其中色散光纖在L波段(1570nm至1620nm)中呈現(xiàn)負(fù)的色散和色散斜率。
背景技術(shù)：
通訊業(yè)需要較高的數(shù)據(jù)速率。于是，就加強(qiáng)了適用于長(zhǎng)距離高數(shù)據(jù)率通訊的高性能光纖的研究。然而，這些高數(shù)據(jù)率惡化了該光纖的性能。對(duì)這些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，特別是，那些采用大的有效面積光纖的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，色散是一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題。更具體的說(shuō)，所構(gòu)成的正的色散是高數(shù)據(jù)率傳輸光纖的長(zhǎng)度的函數(shù)。在光纜中和在色散補(bǔ)償模塊(DCM)中所包括的色散補(bǔ)償(DC)光纖已經(jīng)設(shè)計(jì)了對(duì)這類色散的補(bǔ)償。這些光纖一般都具有負(fù)的斜率和負(fù)的色散，使得一段短的DC光纖能補(bǔ)償較長(zhǎng)的傳輸部分的正的色散和正的斜率。在2001年3月9日申請(qǐng)的目前指定為美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/802,696中可以發(fā)現(xiàn)一例DC光纖的好的實(shí)例。對(duì)于在1570nm和1620nm之間的L波段的運(yùn)作來(lái)說(shuō)，DC光纖的波段性能和色散特性(色散和/或色散斜率)都是非常重要的。在一個(gè)DCM纏繞卷軸所包括的DC光纖中更是如此。
于是，對(duì)DC光纖來(lái)說(shuō)，就需要(1)當(dāng)包括在DCM中時(shí)，是在L波段波長(zhǎng)范圍(1570nm至1620nm)中的單模；和(2)保持著通用高性能光纖的特性，例如，高強(qiáng)度、低衰減和可接受的對(duì)彎曲引起的損耗的抗力，以及(3)在補(bǔ)償L波段中的非零色散位移光纖(NZDSF)的色散是特別有用的。
定義以下的定義是依照本領(lǐng)域中通用的用途。
—折射率分布圖是折射率和光纖半徑之間的關(guān)系。
—一個(gè)分層的芯是一個(gè)至少具有一個(gè)第一和一個(gè)第二分層(例如，一個(gè)中心芯和一個(gè)隔離層)的芯。各個(gè)芯的分層都具有各自的折射率分布曲線和最大和最小折射率。
—可以根據(jù)折射率分布曲線的分層的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)或者在環(huán)形分層的情況下根據(jù)分層的中點(diǎn)來(lái)定義芯分層的半徑。圖2說(shuō)明了本文所使用的半徑的定義。相同的定義也適用于圖3至圖5。中心芯分層22的半徑R1，是從DC光纖的中心線(CL)延伸至在分布曲線與相對(duì)折射率為零相交叉的點(diǎn)的長(zhǎng)度，正如相對(duì)于外包30測(cè)量的。隔離層分層24的外層半徑R2從中心線延伸至隔離層的外邊緣與折射率為零相交叉的半徑點(diǎn)。半徑R3是測(cè)量Δ3％為環(huán)形分層26的最大值的一半的位置。在環(huán)形分層26的半高Δ％數(shù)值處來(lái)測(cè)量環(huán)形分層26的半高寬度。分層26的半徑R3從中心線(CL)延伸至半高線分層27的中間點(diǎn)28。通過(guò)將在Δ3％半高位置處與環(huán)形分層相交的兩點(diǎn)之間的分層26一分為二就可形成中間點(diǎn)28。半徑R4是測(cè)量從中心線(CL)到環(huán)形分層26的最外部分符合零折射率點(diǎn)的點(diǎn)長(zhǎng)度，正如相對(duì)于外包30的測(cè)量。
—有效面積可定義為Aeff＝2π(∫E2r dr)2/(∫E4r dr)其中，該積分限制為0至∞，而E是在1595nm測(cè)量到的與傳輸光有關(guān)的電場(chǎng)。
—有效直徑Deff可定義為Deff＝(2/π1/2)Aeff1/2—分布的內(nèi)部空間可定義為2π∫Δ％rdr。
中心芯分層22的分布內(nèi)部空間從波導(dǎo)的中心線，R＝0，延伸至半徑R1。環(huán)形分層26的分布內(nèi)部空間從半徑R2延伸至在半徑R4處的環(huán)形分層的最外點(diǎn)。分布內(nèi)部空間的單位是％μm2，因?yàn)橄鄬?duì)率是無(wú)量綱的。分布內(nèi)部空間的單位，％μm2，將在本文中簡(jiǎn)化為單位。
—術(shù)語(yǔ)，Δ％，表示折射率的相對(duì)測(cè)量，可由下列等式所定義Δ％＝100(ni2-nc2)/2nc2式中ni是在各個(gè)區(qū)段i(例如，22、24和26)中的最大折射率，除非有其它限定，而nc是外包(例如，30)的折射率，除非有其它限制。
—術(shù)語(yǔ)，α分布，稱之為折射率分布，可由Δ(b)％表示，其中b是半徑，它遵循下列等式Δ(b)％＝[Δ(bo)(1-[|b-bo|/(b1-bo)]α)]100式中b0是分布的最大點(diǎn)，b1是Δ(b)％為零的點(diǎn)，以及b處于bi≤b≤bf，這里將Δ％定義如上，bi是α分布的起始點(diǎn)，bf是α分布的終點(diǎn)，而α是指數(shù)，它是個(gè)實(shí)數(shù)。α分布的起始點(diǎn)和終點(diǎn)都是可以選擇的，也可以輸入到計(jì)算機(jī)模型中。正如本文所使用的，如果α分布作為步長(zhǎng)指數(shù)分布的引導(dǎo)的話，則α分布的起始點(diǎn)就是α分布和步長(zhǎng)分布的交叉點(diǎn)。在這種模型中，為了能使得α分布與相鄰分布分層的分布平滑結(jié)合，將該等式寫成Δ(b)％＝[Δ(ba)+[Δ(bo)-Δ(ba)]{(1-[|b-bo|/(b1-bo)]α}]100式中ba是相鄰分層的第一個(gè)點(diǎn)。
—標(biāo)竿陣列彎曲測(cè)試用于比較光纖對(duì)彎曲的相對(duì)抗力。為了能進(jìn)行這一測(cè)試，就需要在將光纖排列好使之不會(huì)產(chǎn)生所引起的彎曲損耗時(shí)，測(cè)量衰減損耗。然而將該光纖圍繞標(biāo)竿陣列編織，并再次測(cè)量衰減。在兩次衰減測(cè)量中，由彎曲所引起的損耗是不同的。標(biāo)竿陣列可以設(shè)置成以單行排列的十個(gè)圓柱形標(biāo)竿并保持在一個(gè)平面表面上的固定垂直位置上。標(biāo)竿的中心與中心之間的間距為5mm。標(biāo)竿的直徑為0.67mm。使得光纖能夠在相鄰標(biāo)竿的相反側(cè)通過(guò)。在測(cè)量的過(guò)程中，光纖處于充分拉緊的狀態(tài)下，使得波導(dǎo)與標(biāo)竿的外圍部分相吻合。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文所披露和說(shuō)明的本發(fā)明的DC光纖特別適用于對(duì)L波段中的某些NZDSF的色散和色散斜率進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所提供的DC光纖具有至少三個(gè)分層的分層芯，各個(gè)分層的特征取決于折射率分布，相對(duì)折射率Δ％，以及半徑尺寸。DC光纖的整體折射率分布結(jié)構(gòu)是可選擇的，從而提供一組特別適合于設(shè)計(jì)在中間點(diǎn)約為1595nm和波長(zhǎng)范圍約在1570nm和1620nm之間的L波段波長(zhǎng)窗口工作的傳輸系統(tǒng)的特性(屬性)。根據(jù)本發(fā)明的DC光纖特別適合于構(gòu)成對(duì)NZSDF中的色散和/或色散斜率的補(bǔ)償。于是，DC光纖可與NZDSF相耦合，以形成一個(gè)傳輸系統(tǒng)，并且設(shè)計(jì)成能補(bǔ)償NZDSF的色散和/或斜率(并且最好是兩者)，特別是在L波段。包括DC光纖的傳輸系統(tǒng)也較佳地包括光放大器，波長(zhǎng)分多路操作，以及其它常規(guī)的系統(tǒng)元件。較佳的是，DC光纖繞在一個(gè)軸上并包含于一個(gè)模塊中。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，采用100Km的NZDSF傳輸光纖和適當(dāng)長(zhǎng)度的本發(fā)明DC光纖的傳輸系統(tǒng)的總的色散(本文定義成可測(cè)量色散—總的色散等于總的色散加上波導(dǎo)色散加上分布色散)使得該系統(tǒng)在整個(gè)L波段(在1570nm和1620nm之間)的殘余色散小于+/-25ps/nm。根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的光纖分布呈現(xiàn)出在1595nm處小于0.8dB/Km優(yōu)良的衰減特性。此外，波段損耗，正如標(biāo)竿陣列測(cè)試中所測(cè)量的那樣，較佳的是小于25dB，最好是能小于10dB，更好的是小于3dB。于是，根據(jù)本發(fā)明的DC光纖呈現(xiàn)出優(yōu)良的彎曲損耗特性，并因此有利于卷到和用于小直徑的DCM中，以便于在傳輸系統(tǒng)中用于補(bǔ)償長(zhǎng)距離的NZDSF的色散和色散斜率。
根據(jù)DC光纖較佳實(shí)施例，芯的各個(gè)分層都具有一折射率分布，并且至少一個(gè)分層較佳地具有α分布。更佳的是，芯的分布包括一個(gè)正的Δ1％中心芯分層，一個(gè)負(fù)的Δ2％的隔離層區(qū)，以及一個(gè)正的Δ3％的環(huán)形分層。較佳的是，環(huán)形分層具有無(wú)階躍的折射率分布并不同于隔離層分層。
根據(jù)本發(fā)明，DC光纖具有包含至少三層的分層芯，并且分層芯的折射率是可以選擇的，從而可以在1595nm處提供一個(gè)負(fù)的總的色散和一個(gè)負(fù)的色散斜率，較佳的是在整個(gè)從1570至1620nm的L波段中。本發(fā)明的DC光纖在1595nm處的總的色散是在-70ps/nm-Km和-225ps/nm-Km之間；并且色散斜率在1595nm處負(fù)于-0.7ps/nm2-Km。更佳的是，在1595nm處的色散是在-95ps/nm-Km和-225ps/nm-Km之間，并且色散斜率在1595nm處負(fù)于-0.9ps/nm2-Km。還有更佳的是，在1595nm處的色散是在-110和-150ps/nm-Km之間以及整個(gè)從1570nm至1620nm的L波段波長(zhǎng)的范圍內(nèi)是在-80和190ps/nm-Km之間的范圍內(nèi)。
最佳的是，色散斜率在1595nm處負(fù)于-0.70ps/nm2-Km，以及在1595nm處較佳的是處于-0.9ps/nm2-Km和-1.5ps/nm2-Km之間。
同樣，較佳的是，DC光纖所具有的色散斜率在整個(gè)從1570nm至1620nm的L波段波長(zhǎng)的范圍內(nèi)負(fù)于-0.5ps/nm2-Km；更佳的是，負(fù)于-0.7ps/nm2-Km，最佳的是，負(fù)于-1.2ps/nm2-Km。較佳的是，在整個(gè)L波段波長(zhǎng)的范圍內(nèi)色散斜率為-0.5ps/nm2-Km和-2.5ps/nm2-Km之間的范圍內(nèi)，并且，更佳的是，為-1.0ps/nm2-Km和-1.8ps/nm2-Km之間的范圍內(nèi)。
DC光纖較佳地具有一個(gè)K(Kappa)數(shù)值，K(Kappa)數(shù)值定義為在1595nm處的總的色散除以在1595nm處的色散斜率且在90nm至110nm之間，更佳的是，在90nm至105nm之間，最佳是在95nm至100nm之間。最佳的是，K數(shù)值在整個(gè)從1570nm至1620nm的L波段波長(zhǎng)的范圍內(nèi)是在約80nm和155nm之間；更佳的是在85nm和110nm之間。
DC光纖較佳地包括一個(gè)中心芯分層，它所具有的α分布是在約1.8至5.0之間的范圍內(nèi)；更佳的是在約2.0至2.2之間。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的DC光纖較佳地包括一個(gè)具有大于1.5％的正的Δ1％的中心芯分層，一個(gè)相鄰于中心芯分層并具有負(fù)于-0.3％的負(fù)的Δ2％的隔離層分層，以及一個(gè)相鄰于隔離層分層并具有大于0.6％的正的Δ3％的環(huán)形分層。
更佳的是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的DC光纖較佳地包括一個(gè)具有大于1.7％的正的Δ1％的中心芯分層，一個(gè)相鄰于中心芯分層并具有負(fù)于-0.5％的負(fù)的Δ2％的隔離層分層，以及一個(gè)相鄰于隔離層分層并具有大于0.8％的正的Δ3％的環(huán)形分層。
根據(jù)本發(fā)明DC光纖在1595nm處的有效面積大于15μm2，更佳的是，大于17μm2。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，所提供的光傳輸系統(tǒng)具有一個(gè)色散補(bǔ)償光纖，其中，色散補(bǔ)償光纖包括一個(gè)分層芯且至少具有三個(gè)分層，折射率分布可以選擇，以在1595nm上提供總的色散在約-70ps/nm-Km和-225ps/nm-Km之間；并且色散斜率在1595nm處負(fù)于-0.7ps/nm2-Km。
在以下的詳細(xì)討論中闡述了本發(fā)明的其它性能和優(yōu)點(diǎn)，并且從包括以下詳細(xì)的討論、權(quán)利要求說(shuō)明書(shū)以及附圖的本文所討論的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的討論或理解中，本領(lǐng)域的普通熟練人士對(duì)上述性能和優(yōu)點(diǎn)可有更加清晰的認(rèn)識(shí)。應(yīng)該理解的是，上述的一般討論以及以下詳細(xì)的討論都僅僅是本發(fā)明的舉例，并且旨在提供理解權(quán)利要求所述的本發(fā)明的性能和特性的概述或架構(gòu)。所包括的附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且合并和構(gòu)成了本申請(qǐng)的一部分。


了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，并且與討論一起用于解釋本發(fā)明的原理和操作。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的DC光纖的各個(gè)分層的分布投影圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的第一實(shí)施例的Δ％與芯半徑(μm)的圖形；圖3是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的第二實(shí)施例的Δ％與芯半徑(μm)的圖形；圖4是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的第三實(shí)施例的Δ％與芯半徑(μm)的圖形；圖5是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的第四實(shí)施例的Δ％與芯半徑(μm)的圖形；圖6是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的幾個(gè)實(shí)施例的色散與波長(zhǎng)的曲線；圖7是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的幾個(gè)實(shí)施例的色散斜率與波長(zhǎng)的曲線；圖8是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的幾個(gè)實(shí)施例的K(Kappa)與波長(zhǎng)的曲線；圖9是包括根據(jù)本發(fā)明的DC光纖的傳輸系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意圖；圖10是包括根據(jù)本發(fā)明的DC光纖的傳輸系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖；和圖11是根據(jù)本發(fā)明DC光纖的第五實(shí)施例的Δ％與芯半徑(μm)的圖形。
本發(fā)明的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的DC光纖可以包含在一系列能夠產(chǎn)生一些非常特殊的所需要的性能(屬性)的分層芯的設(shè)計(jì)中，本文將對(duì)此進(jìn)行全面的討論。DC光纖芯的設(shè)計(jì)系列可以包括但不限制于本文所討論的特殊實(shí)施例。于是，應(yīng)該意識(shí)到，可以在不脫離本發(fā)明范圍的條件下對(duì)本發(fā)明所討論的特殊實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)。第一實(shí)施例可以參考圖1和圖2來(lái)討論。DC光纖20在其芯中包括至少三層分層。應(yīng)該理解的是，正如圖1所顯示的，圖1并沒(méi)有按實(shí)際比例來(lái)畫，為了顯示清晰已經(jīng)放大了各層的相對(duì)尺寸。較佳的是，DC光纖20具有一個(gè)中心芯分層22，一個(gè)相鄰的圓柱形隔離層分層24，以及一個(gè)環(huán)繞著隔離層分層的圓柱性環(huán)形分層26。該環(huán)形分層26還被圓柱形的外包層30所環(huán)繞著，它延伸至離中心線(CL)大約62.5μm的半徑處。光纖20的整個(gè)芯和外包30都采用一個(gè)保護(hù)涂層34來(lái)覆蓋，例如，尿脘丙烯酸脂和其它合適的涂層。涂層34可由幾層來(lái)組成且各層可34具有不同的特性。例如，第一最內(nèi)層的涂層可以具有比第二外層涂層低的模數(shù)。但是，應(yīng)該理解的是，可以采用傳統(tǒng)的方法來(lái)涂覆任何合適的涂層。
各種芯分層22、24和26較佳的包括了摻雜劑，從而改變了它們相對(duì)于外包30的折射率。芯分層20較佳的包括了摻鍺的二氧化硅，以提高它相對(duì)于外部30的折射率。外包30較佳的是由純二氧化硅所制成的。隔離層分層24是由諸如氟之類的合適的低摻雜劑摻雜的二氧化硅玻璃制成的。環(huán)形分層26是由類似于芯分層采用諸如鍺之類的合適的高摻雜劑摻雜的二氧化硅制成的。也可以采用其它摻雜劑只要折射率的水平可相對(duì)于所獲得的外包來(lái)變化。
于是，通過(guò)這類摻雜劑的添加，可以制成具有精確定義分布的DC光纖芯。特別是，通過(guò)適當(dāng)摻雜劑數(shù)量的添加，就能將中心芯分層22制成為具有一個(gè)正的Δ1％，隔離層分層24制成為具有一個(gè)負(fù)的Δ2％，以及環(huán)形分層26制成為具有一個(gè)正的Δ3％。Δ1％，Δ2％和Δ3％各自都可定義成相對(duì)于外包30的折射率為正的和負(fù)的，如同傳統(tǒng)的實(shí)踐。
正如以上所提到的，根據(jù)本發(fā)明的DC光纖對(duì)NZDSF(例如，由康寧(CorningInC.)公司制成的LEAF)的色散和斜率的補(bǔ)償特別有效。特別是，DC光纖設(shè)計(jì)成對(duì)在1595nm處具有色散的NZDSF光纖補(bǔ)償約7.93ps/nm-km和在1595nm處具有色散斜率的NZDSF光纖補(bǔ)償約0.0791ps/nm2-km。為了能補(bǔ)償NZDSF的色散和色散斜率并且能夠采用一個(gè)小的DC光纖的光纖長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，該DC光纖就必須在1595nm處具有一個(gè)高的負(fù)的色散和一個(gè)高的色散斜率。較佳的是，由色散除以色散斜率的比率(本文定義為Kappa)也應(yīng)該是在1595nm處所限定的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的DC光纖適用于對(duì)在1595nm處具有約0.065和0.080ps/nm2-km之間的色散斜率的任何非零色散位移光纖進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的DC光纖也可以用于對(duì)在1595nm處具有約6.5和8.5ps/nm-km之間的色散的任何非零色散位移光纖進(jìn)行補(bǔ)償。
特別是，正如圖6所示，DC光纖系列所具有總的色散在整個(gè)L波段操作窗口較佳的是在具有約-60ps/nm-km和-275ps/nm-km之間的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，由標(biāo)記為120的曲線來(lái)說(shuō)明總的色散范圍在-80和-190ps/nm-km之間的范圍內(nèi)。正如圖7所示，在整個(gè)L波段(1570nm至1620nm)上的DC光纖系列的色散斜率都負(fù)于-0.5ps/nm2-km；許多是負(fù)于-0.7ps/nm2-km；，以及部分是負(fù)于-1.2ps/nm2-km。較佳的是，DC光纖在1595nm處所具有的色散斜率在約-0.7ps/nm2-km和-2.5ps/nm2-km之間。這些相對(duì)低的負(fù)的色散數(shù)值和非常低的負(fù)的斜率數(shù)值能夠?qū)波段中NZDSF的色散和色散斜率進(jìn)行補(bǔ)償。正如圖8所示，當(dāng)對(duì)這類NZDSF進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，就需要K(Kappa)(K定義為色散除以色散斜率)處于1595nm處的約90nm和110nm之間；較佳的是在90nm和105nm之間；更佳的是在95nm和100nm之間。在整個(gè)1570nm至1620nm的L波段中Kappa較佳的范圍是約80nm和155nm之間。在部分實(shí)施例中，Kappa在1620nm具有比1570nm更高的數(shù)值，正如圖8中的標(biāo)識(shí)為120的曲線所示。
作為一個(gè)例子，但并不作為限制，圖9所示的傳輸系統(tǒng)32具有100Km長(zhǎng)的NZDSF 36，例如，由康寧(Corning InC.)公司制成的LEAF光纖具有在1595nm處約7.93ps/nm-km正的色散和在1595nm處約0.0791ps/nm2-km正的色散斜率，該正的色散和色散斜率可以由根據(jù)本發(fā)明約1.8km較短長(zhǎng)度的DC光纖120來(lái)補(bǔ)償。在一個(gè)實(shí)例中，DC光纖120具有在1595nm處約-142ps/nm-km的色散和在1595nm處約-1.46ps/nm2-km的色散斜率。以DCM方式所使用的DC光纖20在L波段中具有在約-110ps/nm-km至-180ps/nm-km范圍內(nèi)的色散以及在L波段中具有-1.15ps/nm2-km至約-1.7ps/nm2-km之間的色散斜率，它使得傳輸系統(tǒng)32在從1570nm至1620nm的整個(gè)L波段中的總的殘余色散不大于約+/-25pb/nm。傳輸系統(tǒng)32可以包括一些常規(guī)的元件，例如，收發(fā)器40、光放大器42和接收器44。正如圖10所示，可選擇的是，傳輸系統(tǒng)32a可以與一個(gè)或多個(gè)附加長(zhǎng)度的NZDSF 36b而不是與接收器相耦合。
以下所列的表1定義了一系列根據(jù)本發(fā)明的DC光纖，這些光纖具有可補(bǔ)償在1595nm處具有約7.9ps/nm-km色散和0.079ps/nm2-km色散斜率的NZDSF的斜率和色散所需要的性能。應(yīng)該意識(shí)到的是，在下面的例子中衰減是非常低的并且彎曲引起的損耗是可接受的。
參考圖2，示出了Δ％相對(duì)芯半徑(μm)的折射率分布曲線。這是本文所討論的DC光纖20的第一實(shí)施例并且與下列表1中的實(shí)例1相對(duì)應(yīng)。具體說(shuō)，中心芯分層22具有一個(gè)α分布，該分布的α為約2.0，最大Δ1％為1.83％以及外半徑R1為約1.83微米。芯分層包括一個(gè)分段的折射率區(qū)段，它具有在中心線處的相對(duì)折射率百分比為約1.83％并且延伸至半徑約為0.2μm，正好在α分布開(kāi)始的點(diǎn)上。相鄰的隔離層分層24環(huán)繞和毗鄰著芯分層22并具有一個(gè)分段的折射率的分布，該分布可由具有Δ2％所定義的微斜度，在其最內(nèi)半徑R1處比在其最外半徑R2處要稍微負(fù)一些。隔離層分層24所具有的外徑R2為約5.97μm以及最大負(fù)的Δ2％為約-0.5％。例子1的實(shí)施例包括了一個(gè)位于半徑R3的環(huán)形分層。該半徑R3是根據(jù)以上所定義的環(huán)形分層中間點(diǎn)的半徑。R3量度至環(huán)形分層26半高寬度的中點(diǎn)。環(huán)形分層26環(huán)繞和毗鄰著隔離層分層24并且所包括的半徑R3為7.70μm，環(huán)形分層26的半高寬度為約0.9μm，以及Δ3％為約0.8％。環(huán)形分層26包括一個(gè)第一斜度部分25，它從環(huán)形分層26的主體向在R2處的隔離層分層24的邊緣延伸。一個(gè)第二斜度部分31從主體29向在R4處外包30的起始位置延伸。
實(shí)例1DC光纖20按圖2設(shè)計(jì)并具有以上所描述的結(jié)構(gòu)。依次對(duì)分層進(jìn)行計(jì)數(shù)，環(huán)繞著中心線的中心芯分層以1開(kāi)始，使用上述的各定義，也在表1中描述芯的結(jié)構(gòu)。
正如圖6至8所說(shuō)明的那樣，該實(shí)施例的DC光纖20具有下列預(yù)期的性能—在1570nm處的總的色散為-90ps/nm-km；—在1595nm處的總的色散為-115ps/nm-km；—在1620nm處的總的色散為-148ps/nm-km；—在1595nm處的色散斜率為-1.18ps/nm2-km；—截止波長(zhǎng)，λc1，為2019nm(截止波長(zhǎng)最高為L(zhǎng)P11并且LP02為高于筆直DC光纖的LP01的高階模)；—有效面積，Aeff，為17.17μm2；—在1595nm處的衰減為0.5dB/km；以及，—標(biāo)竿陣列彎曲損耗為6.4dB。
實(shí)例2第二個(gè)三層芯DC光纖120根據(jù)圖3所示的折射率分布設(shè)計(jì)。在這種情況下，芯分層122的α分布在離開(kāi)中心線0.2μm處開(kāi)始，并且所具有的α為2.0，Δ1％為1.83％，以及R1為1.81μm。隔離層分層1 24具有一個(gè)傾斜的分段分布，最負(fù)的Δ2％為-0.6％，并且外徑R2為5.38μm。環(huán)形分層126所具有的Δ3％為0.85％，以上所定義的中間點(diǎn)半徑R3為7.02μm，以及中間點(diǎn)的寬度為0.8μm。在表1中還可以發(fā)現(xiàn)其它性能和特性。
正如圖6至圖8所說(shuō)明的，該DC光纖120可具有下列預(yù)期的性能—在1570nm處的總的色散為-118ps/nm-km；
—在1595nm處的總的色散為-142ps/nm-km；—在1620nm處的總的色散為-180ps/nm-km；—在1595nm處的色散斜率為-1.46ps/nm2-km；—截止波長(zhǎng)，λc1，為1975nm(截止波長(zhǎng)最高為L(zhǎng)P11并且LP02為高于筆直DC光纖的LP01的高階模)；—有效面積，Aeff，為17.49μm2；—在1595nm處的衰減為0.6dB/km；以及，—標(biāo)竿陣列彎曲損耗為6.8dB。
在該實(shí)施例中，各項(xiàng)性能是優(yōu)良的并且彎曲損耗的改進(jìn)超過(guò)了實(shí)例1的設(shè)計(jì)。
實(shí)例3根據(jù)本發(fā)明的DC光纖220按圖4所示的分布設(shè)計(jì)。該芯分層222具有的折射率Δ1為1.73％以及外半徑R1為1.83μm。α分布所具有的α為2.2。隔離層分層224所具有的Δ2％為-0.5％，以及外層分層半徑R2為5.87μm。環(huán)形分層226所具有的Δ3％為0.85以及中間點(diǎn)R3為7.53μm。
該DC光纖220可具有下列預(yù)期的性能—在1570nm處的總的色散為-75ps/nm-km；—在1595nm處的總的色散為-95ps/nm-km；—在1620nm處的總的色散為-126ps/nm-km；—色散斜率為-1.04ps/nm2-km；—截止波長(zhǎng)，λc1，為2010nm(截止波長(zhǎng)最高為L(zhǎng)P11并且LP02為高于筆直DC光纖的LP01的高階模)；—有效面積，Aeff，為16.73μm2；—在1595nm處的衰減為0.5dB/km；以及，—標(biāo)竿陣列彎曲損耗為5.5dB。
實(shí)例4根據(jù)本發(fā)明的DC光纖320的設(shè)計(jì)也可作為另一個(gè)三層設(shè)計(jì)的實(shí)例。參考圖5，芯分層322所具有的α分布的α為2.0，Δ1％為1.83％，以及R1為1.7μm。隔離層分層324具有的Δ2％為-0.7％，并且外徑R2為5.33μm。環(huán)形分層326所具有的Δ3％為0.85％，中間點(diǎn)半徑r3為6.93μm，以及環(huán)形分層的半高寬度為0.8μm。
根據(jù)本發(fā)明的該DC光纖具有下列預(yù)期的性能—在1570nm處的總的色散為-165ps/nm-km；—在1595nm處的總的色散為-222ps/nm-km；—在1620nm處的總的色散為-275ps/nm-km；—在1595nm處的色散斜率為-2.40ps/nm2-km；—截止波長(zhǎng)，λc1，為1950nm(截止波長(zhǎng)最高為L(zhǎng)P11并且LP02為高于筆直DC光纖的LP01的高階模)；—有效面積，Aeff，為19.84μm2；—在1595nm處的衰減為0.8dB/km；以及，—標(biāo)竿陣列彎曲損耗為22dB。
實(shí)例5根據(jù)本發(fā)明的DC光纖420的設(shè)計(jì)也可作為另一個(gè)三層設(shè)計(jì)的實(shí)例。參考圖11，芯分層422所具有的α分布的α為2.0，Δ1％為1.89％，以及R1為1.86μm。隔離層分層424具有的Δ2％為-0.61％，并且外徑R2為5.68μm。環(huán)形分層426所具有的Δ3％為0.81％，中間點(diǎn)半徑r3為7.41μm，以及環(huán)形分層的半高寬度為0.9μm。
根據(jù)本發(fā)明的該DC光纖具有下列預(yù)期的性能—在1570nm處的總的色散為-58ps/nm-km；—在1595nm處的總的色散為-74ps/nm-km；—在1620nm處的總的色散為-95ps/nm-km；—在1595nm處的色散斜率為-0.71ps/nm2-km；—截止波長(zhǎng)，λc1，為2037nm(截止波長(zhǎng)最高為L(zhǎng)P11并且LP02為高于筆直DC光纖的LP01的高階模)；—有效面積，Aeff，為15.63μm2；—在1595nm處的衰減為0.7dB/km；以及，
—標(biāo)竿陣列彎曲損耗為3.0dB。
下面的表1說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的較佳DC光纖參數(shù)，它達(dá)到了所期望的性能。表1所說(shuō)明的參數(shù)適用于以上所列出的三層設(shè)計(jì)。列示了各個(gè)具體分層的最大Δ％，以及所對(duì)應(yīng)的半徑Ri。在該表的表頭上列出了以分層的中間點(diǎn)進(jìn)行半徑測(cè)量的情況。所有其它半徑都是一個(gè)給定分層的最大外半徑以及下一個(gè)相鄰分層的最小內(nèi)半徑，其中，分層是以1開(kāi)始(對(duì)應(yīng)于中心芯分層)并向外推進(jìn)。這些其它半徑都是以該分布與外包折射率相交叉的點(diǎn)來(lái)測(cè)量的。
表1

本發(fā)明的DC光纖可以根據(jù)諸如OVD、MCVD和PCVD等之類任何眾所周知的化學(xué)蒸汽沉積方法來(lái)制造。較佳的是，DC光纖可以由一種OVD方法來(lái)制成的，其中，首先在氧化鋁芯軸上沉積具有氧化鍺摻雜的二氧化硅來(lái)制造芯，使之達(dá)到所需直徑并且使氧化鍺摻雜至適當(dāng)水平，能達(dá)到適用于芯分層所需要的折射率分布。隨后抽去芯軸，并且在含氯環(huán)境中徹底干燥之后，在包括氦氣氣氛的固化爐中固化構(gòu)成芯分層的碳黑半成品。固化后的芯半成品隨后再拉制成芯的細(xì)長(zhǎng)的莖，它將隨后成為最終沉積的表面，用于隔離層分層碳黑的涂布。二氧化硅碳黑沉積至適當(dāng)?shù)闹睆阶鳛楦綦x層使用，并隨后在固化爐中以含氯氛圍中干燥。隨后將碳黑半成品采用含氟氣體，例如，CF4或SiF4進(jìn)行摻雜并隨后固化，并再拉制成細(xì)長(zhǎng)的莖。這些細(xì)長(zhǎng)的莖將成為環(huán)形分層碳黑的沉積表面。在兩個(gè)分層的細(xì)長(zhǎng)莖上沉積摻鍺的二氧化硅碳黑，并隨后干燥和固化。接著，再拉制固化的半成品，這次將成為包括分層芯的三個(gè)分層的最終芯半成品。隨后，在芯的細(xì)長(zhǎng)莖上沉積構(gòu)成外包的其它二氧化硅的碳黑。干燥和固化最終的碳黑半成品并隨之轉(zhuǎn)移至拉制爐中，在該爐中拉制成DC光纖。盡管本文已經(jīng)披露和討論了DC光纖的具體實(shí)例，但是對(duì)本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人士來(lái)說(shuō)，應(yīng)該理解的是，對(duì)本發(fā)明所作的各種改進(jìn)和變化都沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。于是，本發(fā)明試圖覆蓋本發(fā)明的這類改進(jìn)和變化，所提供的這類改進(jìn)和變化都將在所附的權(quán)利要求以及它們等效技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種色散補(bǔ)償光纖，它包括一種分層的芯，它具有至少三層分層，可以選擇折射率分布，使之具有總的色散在1595nm處是在約-70ps/nm-km和-225ps/nm-km之間；和，色散斜率在1595nm處負(fù)于-0.7ps/nm2-km。
2.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，總的色散在1595nm處是在約-95ps/nm-km和-225ps/nm-km之間；和，色散斜率在1595nm處負(fù)于-1.0ps/nm2-km。
3.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，所述總的色散在1595nm處是在約-110ps/nm-km和-150ps/nm-km之間。
4.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，所述總的色散在從約1570nm至1620nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)是在-60ps/nm-km和-190ps/nm-km之間。
5.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，Δ1％是正的，Δ2％是負(fù)的，以及Δ3％是正的。
6.如權(quán)利要求5所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)中心芯具有一個(gè)大于1.5％的正的Δ1％，一個(gè)隔離層分層與中心芯相鄰并具有一個(gè)負(fù)于-0.4％的負(fù)的Δ2％，以及一個(gè)環(huán)形分層與隔離層相鄰并具有一個(gè)大于0.7％的正的Δ3％。
7.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)中心芯分層，它所具有的Δ1％在約1.5％至2.0％的范圍內(nèi)，以及半徑R1在約1.5μm至2.0μm的范圍內(nèi)；一個(gè)隔離層分層，它所具有的Δ2％在約-0.3％至-0.9％的范圍內(nèi)，以及半徑R2在約4.5μm至6.5μm的范圍內(nèi)；和，一個(gè)環(huán)形分層，它所具有的Δ3％在約0.6％至1.1％的范圍內(nèi)，以及中間點(diǎn)半徑R3在約6.0μm至8.0μm的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)中心芯分層，它具有一個(gè)大于1.7％的正的Δ1％；一個(gè)隔離層分層，它相鄰于所述中心芯分層并具有一個(gè)負(fù)于-0.5％的負(fù)的Δ2％；和，一個(gè)環(huán)形分層，它相鄰于所述隔離層分層并具有一個(gè)大于0.8％的正的Δ3％。
9.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)環(huán)形分層具有大于0.7％的Δ3％。
10.如權(quán)利要求9所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括所述環(huán)形分層的Δ3％在0.7％和1.0％之間并且中間點(diǎn)半徑R3在6.5μm和8.0μm之間。
11.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)中心芯分層，它所具有的Δ1％在約1.7％至1.9％的范圍內(nèi)，以及半徑R1在約1.7μm至1.9μm的范圍內(nèi)；一個(gè)隔離層分層，它所具有的Δ2％在約-0.5％至-0.7％的范圍內(nèi)，以及半徑R2在約5.0μm至6.0μm的范圍內(nèi)；和，一個(gè)環(huán)形分層，它所具有的Δ3％在約0.75％至0.9％的范圍內(nèi)，以及中間點(diǎn)半徑R3在約6.5μm至8.0μm的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)定義為在1595nm處的色散除以在1595nm處的色散斜率的K(Kappa)數(shù)值，且該K在90nm和110nm之間。
13.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)定義為在1595nm處的色散除以在1595nm處的色散斜率的K(Kappa)數(shù)值，且該K在95nm和100nm之間。
14.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)定義為在一指定波長(zhǎng)的色散除以在1570nm至1620nm范圍內(nèi)的指定波長(zhǎng)的色散斜率的K(Kappa)數(shù)值的范圍，且該K在80nm和155nm之間。
15.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)標(biāo)竿陣列，它在1595nm處的損耗小于7dB。
16.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)高于LP01的另一高階模式的截止波長(zhǎng)，該截止波長(zhǎng)小于2050nm。
17.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)在1595nm處大于15μm2的有效面積。
18.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)色散斜率，它在1595nm處在-0.7ps/nm2-km和-2.5ps/nm2-km之間。
19.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)色散斜率，它在1595nm處在-0.9ps/nm2-km和-1.5ps/nm2-km之間。
20.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)色散斜率，它在1595nm處負(fù)于-0.9ps/nm2-km。
21.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)色散斜率，它在1595nm處負(fù)于-1.2ps/nm2-km。
22.如權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括一個(gè)中心芯分層，它所具有外半徑R1在約1.5μm至2.0μm的范圍內(nèi)；一個(gè)隔離層分層，它所具有的外半徑R2在約4.5μm至6.5μm的范圍內(nèi)；和，一個(gè)環(huán)形分層，它所具有的中間點(diǎn)半徑R3在約6.0μm至8.0μm的范圍內(nèi)。
23.如權(quán)利要求22所述色散補(bǔ)償光纖，其特征在于，還包括環(huán)形分層的外半徑R4在約10μm至12μm的范圍內(nèi)。
24.一種包括權(quán)利要求1所述色散補(bǔ)償光纖的光傳輸系統(tǒng)，它還包括一個(gè)總的色散在1595nm處在約-95ps/nm-km和-225ps/nm-km之間；以及，色散斜率在1595nm處負(fù)于-1.0ps/nm2-km。
25.如權(quán)利要求24所述光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)與色散補(bǔ)償光纖相耦合的非零色散位移光纖，該非零色散位移光纖在1595nm處所具有的色散斜率在約0.065和0.08ps/nm2-km之間。
26.如權(quán)利要求24所述光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述非零色散位移光纖在1595nm處所具有的色散在約6.5和8.5ps/nm-km之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種色散補(bǔ)償光纖(“DC”光纖)，該光纖具有至少三層的分層芯并具有L波段中的一個(gè)負(fù)的總的色散和負(fù)的色散斜率。分層芯的折射率分布可以選擇，以提供具有適用于在L波段波長(zhǎng)波段，例如，大約1570nm至1620nm之間工作的高性能通訊系統(tǒng)的性能的光纖。根據(jù)本發(fā)明的DC光纖呈現(xiàn)成在1595nm處的總的色散在－70和－225ps/nm－km之間以及色散斜率負(fù)于－0.7ps/nm
文檔編號(hào)H04B10/18GK1646957SQ02818485
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者P·G·赫布根, G·齊, L·張 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司